这个日军第十师团第八旅团冈田资旅团长，在徐州突围中曾把三十八师一一二旅包围在车站内，他满以为那次是全歼一一二旅如探囊取物，谁知这支令日军谁碰上谁就会头痛的中国军队，在那样的劣势下，居然“遁地”而去，5000中国军人硬是在他的眼皮子下安然溜走，他连中国军人的一根头发都没逮着。事后把他和他的顶头上司、第十师团师团长筱塚义男气得几乎要剖腹自杀。
这次他率领的冈田支队扑向潢川，听说挡道的正是张自忠的五十九军。这位日军少将不由得仰天狂笑起来：“呀西，呀西。张自忠，我们又碰上了，上次你的部下从我手边逃掉！这次我绝不会再给你溜掉的机会了。”不过，他的大话说得太早了一点。张自忠趁日军阻于春和集之机，督令各部加紧赶筑防御工事，并给全军下达手谕，勉励官兵们要不惜一切牺牲，与阵地共存亡。
他还对守城的独立第三十九旅旅长安克敏说：“你要死守潢川，潢川就是你的棺材。”
安克敏向全旅转达了军团长的谕示后，命令把四门堵死，把桥梁拆除，以示与城共存亡的决心。
11日晚，冈田支队费尽了九牛二虎之力，好不容易才突破了一一三旅的阵地，占领春和集，但次日又在黄冈寺遭到独立二十六旅的猛力抵抗，双方形成拉锯式争夺战。冈田支队伤亡惨重，已失去续攻能力，不得不停止攻击，在此等待师团主力到达。
14日，日军第十师团主力濑川支队（由第三十三旅团及师团炮兵主力组成）进至黄冈寺。
由于正面进攻难以奏效，日军改变战术，以小部兵力沿固潢公路作正面攻击；师团主力则沿淮河西窜，向潢川以北、以西迂回。
15日，日军攻陷潢川西北的息县城，并继续向罗山进犯，企图切断五十九军退路的信（阳）潢（川）公路，对五十九军形成前后夹击。
针对敌人新的动向，张自忠遂改变部署，命三十八师向西北方向出击，其中一路以一一二旅、一一四旅向占领息县之敌攻击；另一路以一一三旅二二三团向潢川以北十五里铺出击，阻止后续日军由此增援息县；以独立第二十六旅及一八○师直属部队为军预备队，配置于潢川；军指挥部由城西任六庄移至城南。
14日夜，三十八师兵分两路勇猛出击，息县方面战况尤为激烈，双方均伤亡惨重。就在这时，潢川正面日军在20多架飞机和强大炮火掩护下，向我发动猛烈攻势。张自忠将预备队投入战斗，依托潢川城东七里岗坚固阵地抗击日军攻击。双方激战两昼夜，战线呈对峙状态。这样，潢川东、西、北三面均发生激战，只有城南指挥部方向相对平静。
15日中午，突有日军骑兵一部向城南迂回，突袭五十九军指挥部。保卫指挥部的部队只一个手枪营，情况十分紧张。为保指挥中心的安全，有人建议把军部南移。张自忠深知，此时移动军部，不仅影响士气，且将失去守城部队的惟一退路，因而坚决不允。他一面指挥手枪营抵抗来袭之敌，一面调独立二十六旅六七八团赶来增援，经半天激战，终于将敌人击退。
第七部分：徐州掩护突重围跃马潢川敌难越（3）
日军连日进攻不能奏效，并且遭到惨重伤亡，难以前进一步。这对于日军第十师团来说，可以说是自台儿庄战役以来遭遇到的又一次严重挫折，筱塚、濑川、冈田都气得哇哇怪叫，他们都一致喊道：“张自忠、五十九军这块骨头咋这么难啃！？”再拼下去，说不定第十师团会又一次丧失战斗能力，筱塚有可能重蹈他的前任矶谷的下场。
恼羞成怒的筱塚，便不顾国际公约禁止使用化学武器的协定，竟惨无人道地大量施放毒瓦斯弹，导致我官兵大量伤亡。
16日清晨，七里岗阵地失守，日军开始攻击潢川城，战况急剧恶化。紧急关头，张自忠拒绝幕僚的极力劝阻，带领刘振三师长和军指挥部毅然进入潢川城督战，士气大增。
日军以密集炮火猛烈轰击潢川城，并以飞机向城内投掷毒气弹。全城伤亡不断增加。刘振三师长两次中毒昏迷。
张自忠命军需处迅速给守城官兵，每人发日光皂两块，白毛巾一条，以毛巾浸吸肥皂水遮掩口鼻，坚持战斗。同时，命黄维纲师长派出有力部队进出仁和集、双柳树、桃林、春和集，对敌实施袭扰，以牵制攻城之敌。
16日午后，日军第十师团集中几乎所有野炮和重炮，向潢川城发动几天来最为猛烈的轰击，毒气弹施放也增加数倍。炮击过后，以步兵发起冲锋，但都被我军击退。到17日中午，城北、城西两角均被敌炮摧毁，日军步兵蜂拥冲入城内。张自忠下令士兵上起刺刀，与敌展开街巷肉搏战，杀得昏天黑地，异常惨烈。
战斗最危急的时刻，一个营长企图逃跑，为部下发现，当即扭送军部。张自忠勃然大怒，命军法处立即将其处决。军法处执行后回报，张自忠仍怒气难平，恨恨地道：“我带兵多年，最痛恨、最瞧不起的就是贪生怕死，临阵脱逃。我的队伍里出了这种东西，太丢人了，枪毙他太便宜了。”
面对日军攻入城的险恶局面，张自忠一面组织敢死队发起进攻，将日军突破口堵住，将城内外日军分割成二，一面指挥官兵对冲入城内的日军全力歼灭。一番激战，终于将城外日军堵住，冲入城内的日军被我全歼。
小小的潢川城经过连日战火纷飞，几乎全毁，墙倒屋坍，烟火余烬，尸横累累，血迹斑斑，早已无复昔日车水马龙，熙来攘往的景象，给人的只有凄凉。军部指挥电台也被敌炮摧毁，使得与战区联络中断达两天之久。
18日，潢川西北之日军，从息县分兵攻击罗山县城，切断了五十九军向西的退路。而此时五十九军已坚守潢川12昼夜，完成阻击日军至18日的任务。
19日凌晨，张自忠下令部队趁夜向南撤退，拟转至潢川西南光山以南山区占领阵地，继续阻敌南犯。
为此，他冒着危险，亲率手枪营和独立二十六旅七一五团，在潢川城十八里铺以南占领阵地，掩护全军撤退。
日军一部跟踪追击，张自忠指挥部队向敌猛击。经过三小时战斗，敌人抵抗不住，向罗山败退。我军趁机摆脱敌人，安全撤退。
三十九旅撤出潢川城时，四门都已被日军堵住，安克敏旅长命令战士挖开城墙突围而出，大出敌人意料之外。敌人竟然来不及堵截，任独立三十九旅安然脱围而出。
潢川战役，五十九军在没有任何援助的情况下，孤军奋战，阻击日军12天，为后方友军的集结争取了宝贵时间。
这次战斗，五十九军歼灭日军第十师团约3000人，自身伤亡达4000人，其中四位营长阵亡。在临沂作战元气大伤之后，五十九军能取得如此战果，令许多友军瞠目咋舌，也使日军惊惧不已。日军第二集团军广播承认：“皇军在潢川方面曾遭遇华军极强烈之抵抗，致蒙受巨大之损失。”
9月19日，刚刚回任的李宗仁致电蒋介石，呈请对张自忠予以嘉奖：
张军团长奉令防守潢川，与敌激战五昼夜，其在潢川城的部队，被优势之敌包围，受毒气之攻击，犹能艰苦奋斗，不求增援，巧日始因伤亡过重，退出该城。该军团长尚能遵守命令，克尽厥职，殊堪佩慰，拟请钧座予以嘉奖。该军所缺兵额武器，并请准其提前补充，以资鼓励。
9月20日，军政部次长林蔚在电文上批示：“如拟照准，交何总长、徐部长办理。”尔后呈蒋介石阅，蒋批示：“如拟。”
9月22日，蒋介石从武汉给麻城的孙连仲、冯治安和立煌（今安徽金寨县）的于学忠发出特急电报，通报潢川激战情形，大大地将张自忠赞扬了一番：
潢川之役，张自忠部担任守备，自铣日（16日）以还，敌以炮火、毒气全线开始猛攻，该部攻守兼施，自军团长以次，莫不身先锋镝，抱必死之决心，敌乘炮击之效果冲入城内，巷战肉搏，迭行逆袭，一再击退，倭尸累积，流水尽赤。我虽伤亡亦重，然卒达成守至巧日（18日）之任务，良足矜式。该部师长刘振三，中毒2次，犹不稍却，尤堪嘉尚。该总司令、军团长等与荩忱或系久同袍泽，或则夙共疆场，闻鸡起舞，当与媲美，思齐之念，岂甘让着先鞭？务须严整纪律，振作精神，并须彼此切实联系，团结互助，协同动作，共灭敌寇。……
第七部分：徐州掩护突重围跃马潢川敌难越（4）
孙连仲、冯治安、于学忠与张自忠一样，均非蒋之嫡系部队将领，且在同一战区，孙、冯与张同是西北军，与张的地位差不多，蒋的这封电报，用意很明显，意在激将。
五十九军从潢川撤退后，向经扶（今河南新县）转移，占领大别山隘口继续御敌，并留置一部于光山牵制阻滞日军。
自参战以来，张自忠一战淝水，二战临沂，三战潢川，每战皆捷，战绩显赫，声名大振，职务也连获晋升。10月12日李宗仁致电张自忠，告知他已被任命为第三十三集团军总司令，下辖五十五、五十九和七十七军，并令他指挥第五十九军和七十七军，右对潢川自行掩护，左对豫南兵团联系，七十七军一三二师之一部可推进至光山附近，截断潢川—信阳公路，主力向罗山附近敌之侧背攻击，策应豫南兵团之战斗。
张自忠奉命后，即指挥部队在经扶县宣化店以北地区与敌交战，迟滞南进日军。日军虽步步进逼，攻势猛烈，但张自忠防御得力，迄10月21日，该方面之敌，仍被阻滞于经扶、宣化店以北地区。
10月中旬，武汉南北屏障大部均告失守，各路日军已逼近武汉，对武汉形成钳击态势。与此同时，日军第二十一集团军在广东大亚湾登陆，向广东发起进攻。
蒋介石认为，此举表明日军逐步将战局重心由平汉路移至粤汉路方面，因而决心结束武汉会战。
第五、第九战区，随即开始部署撤退。
10月17日，张自忠出席了在宋埠召开的第五战区高级将领会议，商讨撤退事宜。会议决定，战区主力逐次向平汉路以西转移，确保鄂西；以一部留置苏皖边区及大别山脉实行游击，牵制西进之敌。
其中，第三十三集团军经花园、安陆向黑流渡镇、京山、平坝附近一线转移阵地。刘汝明之第六十八军由张自忠指挥。
10月24日晚，蒋介石飞离武汉。
战区主力也开始向平汉路以西撤退。
鉴于日军第十三、第十六师团不断向经扶、沙寓等地各隘口猛烈攻击，给战区左翼兵团造成很大威胁，李宗仁决定以三十三集团军第五十九军和第十军担任殿后，负责掩护。这样，继徐州突围之后，张自忠又一次担起了殿后的重任。
在国民党时期，军队派系复杂，互相存在芥蒂，几乎所有将领，都视自己部队为个人地位的保障。在此情况下，殿后掩护是他们无论如何都要设法尽力推脱的任务，因为这是一个苦差事，弄不好会把自己手上的“老本”全赔了进去，甚至包括自己的老命，即或�