西尾寿造被迫把第16师团的一个大队和第114师团的4个大队临时编入第10师团。
矶谷又把在后方警备的师团长濑支队（支队长长濑武平）抽到一线，警备任务转交给第114师团。
就这样，形成了长濑支队、濑谷支队、坂本支队三个攻击箭头。
4月18日凌晨，开始向正面以关麟征第52军为主力的中国军队发起反击。
台儿庄一战确实把濑谷支队打残了，从新的进攻中能看出端倪。
进攻开始后，三个支队齐头并进，但打着打着，在右翼的濑谷支队就被甩在了后面，没办法，矶谷廉介只好叫濑谷启带着部队跟在长濑支队后面转进。打到獐山，濑谷支队遭到不久前赶到战场的周岩第75军第6师的猛烈攻击。第6师曾血战淞沪，部队里有不少作战经验丰富的老兵。打了两天两夜，濑谷支队才前进了3公里不到，基本上陷入停滞状态。左翼的坂本支队情况同样糟糕。
矶谷廉介一筹莫展。
几天后，矶谷跟随长濑支队进入峄县兰陵镇，开始在一线进行指挥。
矶谷一面着急于怎么向徐州推进，一边还得分神应对不时出现在后方的袭扰，一时间焦头烂额。
矶谷廉介深通政略，在对华问题上头脑清醒，但在战场上并非一个随机应变的指挥官。在台儿庄败退前，他的部队只在滕县打了一个硬仗。其他时间前路畅通，只是得益于韩复榘的弃逃。跟板垣一样，会战结束后他也高升，接替东条英机出任关东军参谋长，所依赖的并非战功，而是仰仗跟司令官植田谦吉的关系。
由于第10师团进展缓慢，第2军司令部不得不把作为军总预备队的第16师团的草场辰巳旅团编成支队配属给矶谷，并派作战参谋冈本清福到第10师团参与指挥，后者一到军中就制定了横渡微山湖，从西面近逼徐州的计划。
至于草场支队，在南京虽然屠戮甚重，但在徐州战场上却成了一条虫。本来矶谷琢磨着他们是有生力量，得露两手吧，但没想到一周后，就被中国军队拦截于峄县白山西，不但没能往前进攻，而且被打得由攻转守。加上这时候第16师团也在济宁开始了行动，所以第2军司令部又把草场支队踢给了中岛今朝吾。
相比之下，临沂的板垣征四郎的情况稍微好一些。
板垣以国崎支队为前锋，攻克临沂后进展顺畅。不过，到4月29日，打到一个叫北劳沟的地方时，再次受到张自忠部队的拦截。作战经验愈加丰富的张自忠，上来就切断了国崎支队的后方补给线。日军粮秣弹药供给不足，火力顿时弱下来，在张部的猛攻下损失惨重，伤亡率超过70%，一个联队的兵力还不足一个大队。从日军的伤亡数字上看，这是一次被忽略的大捷。
在徐州战场，张自忠表现得确实可圈可点。后来白崇禧说过这样一席话：“孙连仲能守，汤恩伯善打运动战，张自忠则是能攻能守。”
至于板垣征四郎，当师团司令部过了临沂，推进到郯城时，遭到于学忠的拦截，在这里血战了整整9天。于学忠手下的旅长死伤3人，团长死伤7人，以下部队长和士兵的伤亡数字自可估算。
板垣此时手上兵力不多，坂本支队在受矶谷廉介节制，国崎支队被困北劳沟，后者已经连发了4封求救电报。第2军只能把在兰陵镇做预备队的第16师团片桐护郎联队派给板垣调遣，驰援北劳沟。国崎支队有援军了，但郯城的板垣自己还是缺人手，第2军的预备队已经没了，他唯一的办法是找矶谷廉介要人。后者还算够意思，把刚刚接收的一千多名补充兵划给了板垣。
两人完全称得上是鲁南战场上的难兄难弟。
此时中国军队正源源不断地开赴徐州战场。
蒋介石已亲自下令，把台儿庄内池峰城的部队拉下来休整。向孙连仲辞行时，池峰城摊了摊手，意思是：这可不是我要下来的。
孙连仲拍了拍池峰城的肩膀，说：“老池，以后有硬仗我还想着你。”
池峰城脑袋一大。
接替池峰城阵地的，是来自云南的卢汉（行伍出身，云南昭通人）第60军第184师张冲（行伍出身，云南泸西人）部。
滇军早在1937年秋就出滇北上了。当年11月底，在湖南常德待命的卢汉部队走浙赣线进入浙江，军委会有意将其调到南京参加保卫战，但南京战打了几天就结束了，卢汉随后接令转赴湖北。
矶谷廉介二打台儿庄时，孙连仲防线虽然还在硬撑，但李宗仁知道已是强弩之末，必须向蒋介石要兵，蒋找来陈诚，叫他联系在湖北钟祥的卢汉。很多人说，蒋介石喜欢越权指挥，实际上，对于非中央军系统的部队，蒋介石通常不直接下命令。
卢汉去武汉觐见蒋介石。
张冲则带着部队开向徐州，4月21日在车辐山车站下车。津浦线台枣支线上的这个车站（台儿庄外10公里）和徐州的利国驿车站，已经成为这个春天中国最繁忙的两个车站了，几乎每天都有军列停靠，士兵从这里下车转赴徐州四面战场。
第60军有3个师：第182师、183师、184师，40000多人，装备都是从法国进口的，士兵们都有钢盔，甚至还有专门的防毒队，属于徐州战场上的生力军。
当天上午，卢汉已提前到了徐州，拜见了李宗仁和白崇禧。
滇军与桂军，在军阀混战时代，是互相结了仇的，李、白二人就吃过滇军的亏。眼下的情境自然不一样了，李宗仁告诉卢汉，日军这次卷土重来，台儿庄东北前进阵地情况不好。
李宗仁命卢汉归属孙连仲节制，去接防汤恩伯和于学忠的部分防线。卢汉先去拜见孙连仲。此时孙仍在台儿庄外的司令部，问及敌情，孙对卢汉说：“敌军攻势虽猛，但我军打得很好，局势已趋稳定。”
卢汉又去车辐山车站附近的于学忠司令部，后者告诉卢汉：“台儿庄东北线战斗吃紧，你应快速集结，准备战斗。”
实际上此时台儿庄东北一线已出现了溃退。
按李宗仁的命令，卢汉拿出张冲的师接替池峰城在台儿庄的防务，另外两个师去接替台儿庄东北面汤恩伯和于学忠各一部分防线。后一个命令是有问题的，要么先把汤恩伯的部队换下来，要么先把于学忠的部队换下来，而在汤、于两部之间分别接防两边各一部分防线，是极易被日军抓住战机的。
事实比想象得还要糟。
就在卢汉的第182师和第183师往台儿庄东北线集结时，突然遭到日军的攻袭，打了卢汉一个措手不及。按照上面那几个人的说法，此时前面还有汤恩伯和于学忠的部队在顶着。实际上，汤恩伯的部队已经开始撤了，于学忠的部队也在转移阵地，就这样，日军的坦克一下子冲到滇军面前。
滇军就这样在毫无准备的情况下跟日军接了火，一天之内，第183师就伤亡了3000多人。
对这支滇军来说，徐州会战中最刻骨铭心的，是随后的禹王山大战。这座海拔不到130米的小山，是云南子弟记忆中永远的一片血色。
禹王山位于徐州北部、台儿庄东南向的运河北岸，虽然山峰不高，但在鲁南平原上已经是巍峨了。巍峨到成为两军必争的制高点。
扼住禹王山，就可以给转进的中国军队以从容的时间；否则的话，日军可弃台儿庄而直下徐州，如果愿意的话，炮上山峰，还可以直接打到台儿庄内。
守备台儿庄的张冲最先注意到禹王山，他打电话给卢汉，认为必须控制住这座山峰。卢汉随即派第182师一部上山，但还没站稳，就在日军的强袭下被赶下来。危急时，张冲说：“叫我带人把它重新夺回。”
卢汉在电话里叹了口气，说：“如何做得到，你守着作为焦点的台儿庄，擅撤当是死罪。”
张冲说：“如果禹王山丢，台儿庄的守卫就毫无意义了。”
张冲又跟了一句，说：“现在禹王山的价值已大于台儿庄。”
其实，此前卢汉已向李宗仁、孙连仲请求从台儿庄抽兵再攻禹王山了，但两个人没同意，也没反对，只是强调守台儿庄是委员长的命令，那意思是，你看着办吧。
张冲还在坚持。
卢汉一咬牙，终于点了头，对张冲说：“你带人去吧！有什么事我担着。”
张冲随即留一个团守台儿庄，其他3个团尽皆出动，在他的带领下逆袭禹王山。
从最初坚守到最后从容撤退，滇军在禹王山与日军血战19天，战死3500多人，山下的十几亩麦田里埋满牺牲的士兵。
大战中，中日两军在山峰的左右两道棱形线上对峙，中国士兵在棱线上构建单人掩体，点点相连而形成鱼鳞形坑道，战士们环山把壕沟挖向日军。日军也在挖。最后两边的人都可以听到对方说话的声音了。
接下来便是近身肉搏。
在山下村子火石埠的激战中，由于电话线已断，轻机枪手杨正发奉命给团长送战报，此时他已受伤，子弹从肋前穿入，弹头半露在后背上。团长用简易的卫生工具帮他取子弹，问轻机枪手疼不疼，后者说：“不疼！死也划算了，火石埠的机枪掩体都被我用遍了，变换了几十个阵地，鬼子倒在我机枪下的多了！”
在卢汉的回忆中，特别提到杨正发。
在机枪阵地上，当时只剩下杨正发一个人了。虽然已经负伤，但就是不肯下火线，一挺轻机枪，反复转换掩体，阻击日军一个多小时。
此战是滇军抗战的一个传奇，用于学忠部下曹宗纯（副团长）的话说：台儿庄战后期，来自云南的第60军阻击最顽强，作战最勇猛，是任何友军所不能比的。
一名叫吕建国的排长，带着十几名战士在阵地上死战不退，最终连掩体带人被日军的重型坦克碾成肉饼，融入了徐州的大地。
鲁南一战，第60军战死5000多人，受伤15000多人。这是该军的一半。
鲁南大地上是浴血的彩云，战死的亡灵也就真的化作了云彩，向南飞回红土高原上的故乡。
在第60军中，有个战地服务团，团员大多是在校中学生，她们跟随第60军离开七彩云南。路过平汉线湖北花园车站时，卢汉下令叫服务团停止前进，留在这里的后方医院工作。大多数人留下了，但不成想，以宋云飞为首的15名女中学生混进了开往徐州的军列。
上车后才被发现，报到卢汉那里，没办法，只好把她们带到前线，专门派了一名参谋照料。
到了禹王山前线，参谋说：“你们过来不是捣乱吗？还得看着你们！”
宋云飞说：“我们也能帮你们做事呀！”
参谋说：“能做什么？不扯我们后腿就万幸了！”
宋云飞说：“我们可以帮战士们写家书……”
参谋一时无语。
后来，美丽勇敢的少女们跟汤恩伯的战地服务团团员相遇，大家一见如故。汤军团的团员贡献之问她们怎么“混”到前线的，宋云飞一五一十地讲述，讲着讲着少女们开怀大笑。
此时的徐州战场，除了卢汉第60军外，李仙洲（黄埔军校1期，山东河西人）第92军到了，刘汝明第68军到了，冯治安第77军到了，李延年（黄埔军校1期，山东广饶人）第2军也到了……非常能打的董钊（黄埔军校1期，陕西长安人）第28师也过来了。董师曾在秦晋交界的风陵渡大战，拒日军于黄河渡口。在徐州战场，该部在郯城反攻战中光步枪就缴获了800支，同样是个被人忽视的胜利。
这些军队是怎么过来的？是蒋介石主动派来的，还是李宗仁要的？
按李宗仁的回忆，白崇禧给他打电话，说蒋介石还在继续向徐州派军队，然后两个人有这样的对话：
李宗仁：“委员长调来这么多部队干什么呢？”
白崇禧：“委员长想要你扩大台儿庄的战果……”
李宗仁：“现在已经太迟了！”
按李宗仁的说法，在4月20日左右，他就判断出日军合围徐州的新战略，认为不可重演上海战的覆辙，所以在5月初就安排大军撤退了。
情况是否如此？
话说台儿庄战后，作战厅长刘斐回武汉向蒋介石复命。
对于这次大捷，蒋介石当然非常高兴，毕竟振奋了民心士气，但同时他也保持着警惕。在4月7日的日记中，他写道：
此乃初步之胜利，不过聊慰八月来全国之期望，消弭我民族所受之忧患与痛苦，不足以言庆祝，来日方长，艰难未已，我同胞应力戒骄矜，时加警惕，唯能闻胜而不骄，始能遇挫而不馁，忍劳耐苦，奋斗到底。
此时刘斐最担心的是派到徐州的各路部队怎么使用的问题。
中国在增兵，日军当然也在增兵，拿到的情报显示：集结在徐州南北的日军已接近20万人。而中国，放在徐州的部队已超过50万人。这已经是当时中国有战斗能力的野战部队的一半了。
刘斐认为台儿庄战后，日军必然会反攻，而中国军队是在内线作战，要想保持主动，正如前面说的，必须在一线的后面掌握强有力的机动部队，一些不重要的阵地应该主动放弃，只有这样才能保持在运动中制敌的态势。所以在他看来，增援徐州的部队万不可全投在第一线。具体地说，是要在鲁南留出强大的机动兵团，在徐州西面放置足够的预备队，警备由皖北而来的日军和从鲁西迂回的日军，并时刻能对津浦线上的日军进行侧击。
刘斐回武汉不久，就给李宗仁打了个电话，提出在运河以北只留少数部队，主力完全抽回运河以南和徐州以西。
但李宗仁轻视了这个建议或者说命令。
李宗仁也不是反对刘斐，而是因为几个月来一直处于风暴中心，不能完全跳出来回望战局，有点“只缘身在此山中”的意思。
刘斐代表军令部，李宗仁代表战区。
蒋介石怎么想？
他当然想再在徐州战场上取得一次大胜，所以对李宗仁的思路没明确地表示反对。
但刘斐的话又有道理。在这一点上，蒋介石又不是个冲动的人，他必须考虑刘斐的意见。最后蒋介石表示，虽然应从一线抽些部队下来留作机动，但现阶段还无需把部队都调到运河以南和徐州以西。至于刘斐别的建议，他表示全部接受。
这就形成了一个折中方案。
4月21日，军令部把这个方案下达到第5战区。
命令发下去后，刘斐担心得不到贯彻，天天跟战区参谋长徐祖贻联系，得到的消息是：预备队和机动部队不仅没抽下来，驰援徐州的一个个新部队，也都被顶到了一线。按徐的说法，李宗仁想通过包抄获得日军的侧背加以攻击，而这也是日军的想法，如此一来，中日军队的侧翼开始不断延长……
刘斐问到最近过去的一支部队的位置，徐祖贻告诉他也已经被顶到一线，正与敌苦战。刘斐又问：“汤军团呢？”
徐祖贻说：“在邳县以北陷入阵地战。”
刘斐轻易不发火，这一次勃然大怒，说：“李长官糊涂！燕谋（徐祖贻字），你应晓得当前战局的厉害，50万大军都顶到一线，西起微山湖，东到郯城，阵地正面达300多里地，漫无边际地占领阵地，跟日军在阵地延长上竞赛，意义何在？日军一旦迂回包围徐州战场，我们几十万大军如何转移？”
就在这时，汤恩伯也跟着添乱。什么事呢？蒋介石转告刘斐，说汤恩伯直接给他打电话，想亲自带着6个师攻击向郯城南下的日军。蒋觉得汤恩伯精神可嘉，但计划太过冒险，所以没答应他。
到了5月上旬，津浦线南侧的日军荻洲立兵第13师团由蒙城攻占宿县后，没沿津浦线前进直下徐州，而是放弃了津浦线正面，向西往永城、萧县迂回。
这是个不妙的信号。