绦蚰先肭值钠笸迹⒂�3月初将第2军的作战计划及要求增兵的报告转报大本营，说：“追剿眼前之敌，决不是深入南进作战。为警备后方，希望增加兵力。”这时日本政府及大本营中主张立即扩大侵略战争的势力开始占上风。3月1日，参谋本部一贯主张慎重的河边虎四郎大佐被免去负责作战指导的作战课课长职务，而以主张急进的陆军省军事课高级课员稻田正纯中佐继任，并迅速批准了第2军的作战计划和增兵要求。3月8日，第2军司令官西尾寿造、派军参谋鹈泽中佐向第10师团师团长传达了司令官的希望（非正式命令）：“应占领滕县附近及确保大平邑”。3月13日又下达正式命令，命“第10师团击灭大运河以北之敌，第5师团以一部占领沂州（临沂）后，进入峄县附近，配合第10师团作战”，“在达到上述目的后，大致在滕县、沂州一线为以后作战作好准备”。〔48〕日军第2军的进攻行动，直接导致了滕县及临沂的战斗，从而揭开了台儿庄作战的序幕。
（一） 滕县地区的战斗
为进行南进作战，日军第2军第10师团于2月间组成了以第33旅团为基干的濑谷支队（3月1日濑谷启少将替代田荣次郎少将，任第33旅团旅团长）。其编成及指挥系统如下：
濑谷支队步兵第33旅团步兵第10联队（欠1个半大队）步兵第63联队独立机枪第10大队野战重炮兵第1旅团中国驻屯炮兵联队第3大队（2个15厘米榴弹炮中队）野战重炮兵第2联队（欠1个大队）野战炮兵第10联队（欠1个大队又2个中队）临时野炮中队临时山炮中队独立轻战车第10、第12中队工兵、通信、汽车、卫生等约各1个中队濑谷启于3月8日到达兖州接任支队长，当日晚20时接到第10师团“作甲第119号”命令，令其作好进攻准备，以便“在适当时机击灭津浦沿线之敌”。师团参谋长堤不夹贵大佐还同时下达了书面指示，要求该支队“以主力攻击时，须先进入界河附近，尔后按当时情况，期望能一举追至滕县南面地区”。3月13日，第10师团师团长接到第2军令其“击灭大运河以北之敌”的命令后，立即又向濑谷支队下达了应“追击到临城”的补充指示。〔49〕
第五战区第22集团军发现当面之敌从3月4日起不时以小分队向第125师阵地实施威力搜索，日军飞机也频繁进行空中侦察，判断日军将发起大规模进攻。为将敌军阻止于滕县以北地区，3月10日前后，孙震重新调整部署：将控制于临城地区的总预备队第122师师部及第364旅移驻滕县，将第124师师部亦由利国驿移驻滕县，并任命第122师师长王铭章为第41军前方总指挥，统一指挥第122师和第124师。王铭章将第122师的第364旅部署于滕县以北约8公里的沙河一带构筑阵地，加强正面防御的纵深；令第122师的第366旅进出至滕县东北约50公里的城前地区，掩护第45军第一线部队的右侧翼。这时第45军第125师的第375旅主力在界河东西之线，第373旅主力在普阳山，第127师主力在龙山地区。
3月14日拂晓，日军濑谷支队在飞机、战车掩护下，从两下店开始向中国军队的阵地进攻，很快突破了石墙、下看埠、白石山以及香城等前哨阵地，进至深井、界河、普阳山及龙山等主阵地带以北之线。第22集团军第一线各部依托既设工事顽强抗击。日军猛攻竟日，中国军队虽然伤亡甚众，但阵地屹然未动。
15日拂晓，日军除继续由正面进攻外，还加强了两翼的攻势，并企图迂回至主力阵地侧后。右翼龙山一带因地形有利，又有第127师主力防守，所以形势尚稳定；左翼深井方面，第370旅力量薄弱，伤亡太大，形势危急。王铭章急调滕县城中仅有的一支战斗部队——第124师的第372旅至深井以南的池头集建立第二道防线，以掩护深井第370旅之后背，并加强纵深防守能力。
由于第22集团军的作战指导是企图以阵地防御将日军阻止于滕县以北，所以在日军进攻前后逐次将主要战斗部队全部部署于滕县城北各地，滕县城关地区仅有第122、第124两个师部及第364旅1个旅部，共有4个特务连的战斗部队。当战斗进展激烈、城外各阵地伤亡急剧增加、形势极为严峻时，第五战区电令孙震：“滕县为津浦路北段要点，关系全局，应竭力死守。”同时告知第20军团第85军正在驰援途中。孙震将情况及命令告知王铭章后，王铭章决定加强城防力量，固守待援，立即电令城前第366旅迅急回援滕县；令第364旅炸毁铁路大桥，留1个营防守北沙河，1个营防守城西洪町，其余撤入城内；令临城的第41军特务营赶赴滕县。
15日黄昏时，界河阵地已被突破，龙山被敌包围。由城前返回的第366旅仅先头1个营撤回滕县，主力在城头村附近与日军迂回主力部队遭遇，被迫向临城方向退走。至15日夜，滕县城关地区的部队虽然番号很多，但实际战斗部队仅有11个步兵连、1个迫击炮连，共约2000余人；此外还有师、旅部的4个特务连约500人，滕县地方武装约500人。总计约3000余人。由北沙河退入城中的第122师第364旅第727团团长张宣武受命为滕县城防司令，统一指挥城关各战斗部队。他部署由城前退回的第398旅的1个营防守东关，令第727团1个营防守东、北面城墙，令由临城赶来的第41军特务营防守西、南城墙；其余为预备队，控制于东门内。
日军濑谷支队进至滕县附近时将部队区分为两队。其支队主力进攻滕县，第63联队配属一部炮兵及战车，由辛庄、中顶山迂回至滕县以南，切断滕县中国军队的退路，并向临城攻击前进。
16日8时，濑谷支队留一部兵力继续进攻北沙河，主力迂回向滕县发起进攻。先对东关进行了约2小时的炮火准备，然后集中火力将东关外围土围墙轰开一个缺口，在猛烈机枪火力掩护下，以约2个小队的步兵向缺口处冲击。守军以密集的手榴弹火力封锁了缺口，并将敌击退。10时至16时，日军对东关连续发起了5次冲击，均被守军击退。但守军伤亡太多，曾3次从城中调预备队补充。日军经整顿后，于17时许又组织第6次冲击，突击部队改以三梯队实施波浪式冲击，同时还延伸火力向东门及城内实施拦阻射击，以阻止城内部队增援。经激烈肉搏，至黄昏时，日军突击部队第三波冲入东关，兵力约1个小队。当夜，守军再由城内增调1个连组织反冲击，将突入之敌大部歼灭，收复了东关。24时左右，防守深井、池头集的第370旅、第372旅残部及防守北沙河、洪町的第727团2个营先后由西门退入城中。此时滕县城北第45军各部均已在阵地被突破后分向微山湖及峄县等地溃退。
17日6时许，日军在飞机、炮兵火力掩护下再度向东关进攻，仍未有进展。下午将主攻方向改在南城，先以15厘米榴弹炮集中火力轰击城墙，致城墙上的守军大部牺牲。激战至15时30分，日军由坍塌处突上城墙，迅速向东、西城墙扩张战果。守军残部由西门退至西关车站。不久，东关及西城门楼均为日军占领，仅余城内、北门及东北城角的守军仍在继续抗击，王铭章在城中十字路口附近指挥巷战。但在日军强大火力制压下，守军逐渐失去指挥。王铭章企图至西关车站组织该地残部继续防守，在转移途中中弹牺牲。城中守军残部仍人自为战，逐屋抗击。18日中午，日军完全占领滕县城。〔50〕
当14日日军开始进攻时，第五战区司令长官李宗仁即致电蒋介石，请派军事委员会直接控制于豫东的汤恩伯第20军团第85军的第4师增援津浦路。经同意后即电告汤恩伯：“敌于津浦北正面增加兵力，大举反攻，以牵制我鲁南之作战，邓部（指第22集团军）兵少械劣，正面薄弱，两翼空虚，恐难拒敌，已电呈委座调贵军团85军驻商丘之一整师（指第4师），由火车输送至滕县附近，作第22集团军之总预备队。”汤恩伯一方面向蒋介石去电：“恳明定本军归辖系统，以明职责”；一方面电复李宗仁：“恳将本军团全部调津浦北段出击，避免分割零碎使用，以益战局而杜分散，或作无代价之消耗。”实际上不肯令所部转隶别人指挥。当夜21时，汤恩伯接蒋介石来电，令其“85军即晚准备由商丘乘车经徐州向临城输送，务于17日拂晓前到达临城集结完毕”的命令，蒋同意第52军也随后东调，虽然隶属于第五战区，但全军团仍待汤“到徐州指挥”。汤这才复电李宗仁，应允令第4师出发。15日11时，李宗仁又电告汤恩伯：“铁道正面敌已突破界河阵地，进入二十里铺附近”，速令第4师“先头一部开往滕县附近，增加22集团军正面之抗战”，同时要求第85军“主力集结临城东北地区待机出击”。
16日，当滕县以北第45军阵地相继失守、第41军第122师已被围困于滕县城中、前线形势已极恶化时，第五战区还在计划将进攻的日军消灭于滕县以北。当日16时下达作战命令，主要内容为：“（1） 敌为牵制我鲁南之攻击，现集中济南以南之兵力，由铁路正面向我22集团军猛攻中。（2） 战区为击攘沿津浦线南下之敌，从铁道东侧包围该敌，将其聚歼于邹县以南地区。（3） 第22集团军应在现地极力拒止敌人，俟85军迂回成功后，转为攻势，以收前后夹击之效。（4） 第85军除一部直接支援第22集团军巩固滕县城防外，主力由铁道以东地区向下看埠亘邹县间迂击敌人，到达邹县南方高地附近后，相机向南与22集团军夹击两下店以南之敌而聚歼之。在迂回运动间，须派出极有力之右侧支队警戒前进。（5） 第3集团军（欠51军）应全线对当面之敌反攻，并以有力部队由济宁以北地区向兖州以北攻击前进，努力遮断敌之归路并阻止其增援。”第85军第4师先头部队在到达滕县以南的南沙河时，与向临城迂回的日军第63联队先头部队遭遇。汤恩伯抱定“避免临城决战”的方针，急令第85军以“第89师舒旅（第267旅）占领临城、官桥正面”，“主力向东西集山、凤凰庄一带集结”，没有派部队增援滕县。17日晨，日军第63联队开始向官桥进攻，并以一部兵力向官桥以南的临城迂回。经战斗后，第85军退至峄县（今枣庄南）地区，第22集团军总司令部退至利国驿，临城为日军占领。
18日，第20军团的第52军到达韩庄、利国驿地区，以第2师的第8旅占领沙沟，掩护主力在运河南岸布防。
（二） 临沂地区的战斗
日军第5师团为配合津浦路正面第10师团的作战，其坂本支队在休整及增配战车中队后，于3月9日开始在飞机、大炮及战车的掩护下集中兵力，重新从汤头向临沂东北地区的第40军发起进攻。守军虽然拼死抗击，但阵地仍不断被敌人突破。沂河以东、汤头以南的白塔、沙岭、太平、亭子头等处先后失守。第40军被压迫至临沂城郊地区。
早在日军刚攻占汤头时，李宗仁就已电令张自忠的第59军“即日由滕县输送到峄县转赴临沂，接庞（炳勋）任务，击破莒、沂方面之敌，恢复莒、沂两县而扼守之”。此时，第59军正向临沂转进中。李宗仁为了使庞炳勋军与张自忠军能更好地协同作战，特派战区参谋长徐祖诒代表战区司令