不久，军令部调五十九军来五战区增援，张自忠大喜过望，他一直想到五战区出点力。得令星夜赶来，直奔临沂，庞、张协力，打了一场惊天动地的胜仗。
临沂阻击战和滕县保卫战，为台儿庄战役赢得了准备时间。台儿庄大捷是徐州会战的高潮，是抗战初期正面战场取得的第一次重大胜利。台儿庄这个过去鲜为人知的鲁南小镇，从此名闻中外。
台儿庄名为庄，实际上是一座小城镇，相当于县城。它位于山东南部，在临城与赵墩的铁路支线上，北接津浦路，南连陇海路，西南距徐州约50公里。台潍公路以此为起点，大运河擦庄而过，水陆交通两便，战略地位十分重要。
蒋介石对即将展开的台儿庄保卫战极为重视。1938年初，韩复榘不战而退，津浦路正面无兵可守，徐州顿形危急之时，蒋介石深恐五战区长官部临时撤退不及，遭遇不测。处于对五战区长官部安全稳妥考虑，曾提出将五战区长官部迁往河南的归德或安徽的亳县，叫军令部研究，并电示李宗仁任择其一。
李宗仁认为徐州铁路四通八达，尤其通讯方便，为电话、电报网中心，利于指挥作战。况且长官部的迁移，必然影响士气民心，坚持没有迁移。
台儿庄战役于3月23日开始。蒋介石3月24日亲自到徐州督战。陪同前来的有：副总参谋长白崇禧、军令部次长林蔚、国防部作战厅厅长刘斐等。在五战区司令部，李宗仁向蒋介石、白崇禧率领的参谋团汇报战况：
“目前，虽然临沂一战，津浦北段敌军左臂已被我张自忠部砍断，但是，敌军沿着津浦线而下的矶谷师团，仍在迅速向南推进。汤恩伯将军在津浦线上与敌人作了一阵抵抗之后，陆续让开正面，退入抱犊崮东南的山区。汤部重炮营则调回台儿庄运河南岸，归长官部指挥。矶谷师团舍弃汤恩伯部而不顾，尽其所有，循津浦路临枣支线而下，直扑台儿庄。敌军总数约4万，拥有大小坦克车七八十辆，山野炮和重迫击炮共百余尊，更有大批飞机助威，徐州城和铁路桥梁、车站已被日军炸得一片稀烂……”
蒋介石听完汇报之后，他说：“敌人拼命想打通津浦路，沟通南北战场，窒息陇海路，威胁我平汉路侧方，是为了攻占徐州，准备进攻我武汉地区。因此，现在全国战场的中心已经转到了徐州。综合观察整个战局情况，徐州已成为我方战略之凸角，我们理应掌握战机，势在必守，以策万全。我决心再抽调一部分兵力投入徐州战场，扩大战果，并控制黄杰、桂永清、俞济时、宋希濂等精锐部队于豫东归德、兰封一带，巩固第五战区的后方，予敌更大的消耗；争取较久的时间，以便进行武汉守卫的准备工作，而利全局。”
最后，蒋介石强调说：“第五战区虽然久战疲惫，难以持久，但韩复榘伏法后，人心大快，士气旺盛，有李司令长官的指挥，有后方的大力支持，也不难克服种种困难。我走后，参谋团留在徐州协助李司令长官作战。我想有李司令长官指挥，又有白副总长协助，台儿庄和徐州之战，一定能予敌重创，取得胜利。我在武汉等候你们的捷报！”
第二天，蒋介石离开徐州前，感觉徐州情形危急，一再问李宗仁：“德邻，你看徐州可以守吗？”李宗仁充满信心地说：“请委员长放心，徐州短期内没有问题。如果我能得到充足的补充，我可能还要打一个不大不小的胜仗！
蒋介石不断点头称赞：“好！好！”
当时摆在李宗仁面前的形势是，第五战区能否在台儿庄、运河一线阻止住日军的攻势，顺利完成鲁南防守作战计划，关系全局。如果日军击破台儿庄、运河一线，徐州即将不保，那样，武汉会战的部署将全盘打乱。以第五战区现有的几支部队衡量，哪支部队能够胜任台儿庄、运河一线的阻击任务呢？李宗仁反复权衡，决定由第二集团军来担任此项艰巨任务。
第二集团军是国民党军队的一支杂牌部队，其前身是冯玉祥西北军之一部。集团军总司令孙连仲(1893—1990)，字仿鲁，河北省雄县人，原是冯玉祥主要战将之一。中原大战后，接受蒋介石的改编，任命为第二集团军总司令。抗战开始后，曾率部在娘子关重创日军。李宗仁对这支部队的历史和战斗力有深刻了解，他认为，孙军为原西北军旧部，最善于防守。
孙连仲接到命令以后，即令池峰城第31师为先头部队，立即驰往台儿庄及其附近地区，先行构筑工事，掩护其他部队陆续集中。此时，守卫台儿庄的国军部队有孙连仲的第二集团军，还有汤恩伯的第二十军团迂回策应。
台儿庄战役自3月23日开始，至28日，日军在台儿庄一线作战的部队不断增兵，已有步、炮、装甲、骑、工兵等五六千人，其实力远远超过守军。
台儿庄战况，每天都在牵动着蒋介石的心。日军进攻台儿庄的意志和进攻状况，使蒋介石对台儿庄一线的防御十分担心。29日，蒋介石给李宗仁发去电令：
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