民国27年五月初，见大批国军部队云集徐州。日军统帅部改变战术，以部分兵力正面牵制，主力部队向西迂回，企图从侧后包围徐州，歼灭国民革命军第五战区主力。
于是，日军调动第十六、第一一四师团增援北线的第五、第十师团。该部奉命沿津浦路向南推进，以引诱中国军队主力。而日军第十四师团从濮阳渡过黄河进入鲁西南和豫东地区，直指陇海铁路，意图切断铁路线，从而阻遏其他中国军队驰援徐州，同样也可以切断徐州守军退路。
另一方面，南线的日军第六、第九师团沿公路向凤阳、合肥方向进逼，第一零一师团向苏北攻击。第十三师团已经集结于蚌埠、怀远一带，随时可以援助其他方向的日军部队。
武汉军委会驻地，军委会委员长蒋中正此时还处于台儿庄大捷的欣喜之中，在他的指挥下，徐州附近集结的中国军队还在准备着一次更大的进攻，以期再次聚歼日军主力。
“徐州是这次会战的核心。徐州位于黄淮之间，地界鲁、豫、皖、苏四省之交，为南北之通津，中原之屏障。在中国历史上，徐州之得失，有关国家之兴替。”蒋中正点着桌上铺开的地图缓缓说道，手指不停敲击着地图上标注着徐州的那个红圈。
看到踌躇满志的蒋中正，待从室第一处主任林蔚，军事委员会参谋长何应钦等人都大声应和着他的意见。要么说徐州如何如何重要，要么干脆信誓旦旦说要死守徐州，一副半年前唐生智的模样。
作战组长刘斐是个明白人，他深知四面平原的徐州城在日军机械化部队的威胁下有多么脆弱，可在军委会委员长蒋中正等高官面前，他并没有什么发言权。无奈，刘斐只好求助于军训部长白崇禧，只可惜白崇禧的建议还没说完就被蒋中正给否决了。
正盲目乐观的蒋中正并没有意识到日军已经在徐州地区编制了一张大网，他麾下的国民革命军大半已经落入了网中……
5月7日，南路日军集结重兵进攻安徽蒙城，第48军173师少将副师长周元指挥所部与敌激战。 9日，蒙城失守，周元殉国，徐州西南面的退路被日军切断。
5月10日，日军土肥原师团下属酒井旅团兵临山东郓城城下。这座发扬了水浒故事，有着“梁山一百单八将，七十二名在郓城”之名的小城由第二十三师六十八旅奉命防守。
但郓城守将六十八旅旅长李岳霖明显没有梁山好汉的气概，在率部与日军刚刚接触时便全军溃败，守军团长刘冠雄无奈率几百名官兵与日军奋战一昼夜，终因寡不敌众，11日下午，郓城失守。
5月11日，趁守军新败，土肥原师团主力在飞机大炮掩护下，从濮县强渡黄河，攻占菏泽以北的董口，12日又占领鄄城，13日一早就直扑菏泽。驻菏泽的第二十三师六十七旅与二十三师师部直属部队反攻不成，只好以极为薄弱守备兵力拼死抵抗，孤军奋战三天两夜，最终伤亡殆尽，菏泽防线全线崩溃。
二十三师少将师长李必蕃亲临前线指挥作战，身负重伤，在地图上写下“误国之罪，一死尤轻，愿我同胞，努力杀贼。”的字句后自杀殉国。师少将参谋长黄启东，上校团长刘冠雄与全师大部官兵牺牲。
广阔的鲁西平原本就无险可守，至此南北两路日军对徐州形成了一个大包围圈，日军大军快速推进，从四方八面向徐州突进。
……
徐州城，五战区长官部。
五战区司令长官李宗仁心里正在发苦，他早就说过自己数十万人的第五战区主力在徐州一带的平原地区正是日本人机械化部队和空军的最好目标，可军委会却没人听取他的意见。
当第五战区部队在徐州附近地区节节抵抗，又抵抗不住节节败退，前方越来越惨烈的战报传到战区长官部，传到武昌军委会的时候，李宗仁的心也变得越来越沉重。
会议室里，一众参谋正在嚼舌根子。
“这还打什么打！大家现在都窝在徐州，眼看着要被鬼子包了饺子，上边还想着去打鬼子的歼灭战？”一个参谋义愤填膺。
另一个参谋接过话头：“看看上海、南京，一个个都是和日本人拼消耗拼输的，现在又要我们在徐州和日本人打消耗，再这么打下去，我们之后还能剩下多少人抗战？”