自抗战爆发后到1938年2月，国军在正面战场节节败退，大片国土沦丧。

华北战场：1937年7月29日，北平沦陷；9月24日，保定沦陷；10月7日，太原沦陷；12月27日，济南沦陷。华东战场：11月12日，上海沦陷，12月13日，南京沦陷；12月24日，杭州沦陷。

因此，进入 1938年后，日本高层对侵华战争的前景一片看好，认为经过半年多在华北和华东的作战 ，中国军队损失在80万人以上，战前精锐部队已经消耗殆尽，剩下的守军必然一触即溃。故日军侵略的步伐随之加快。

3月13日，侵入山东的日军第二军司令官西尾寿造正式下令发起打通津浦路作战：以第十师团进攻大运河以北，第五师团进攻临沂，达成目的后挺进到怿县，配合第十师团作战。企图通过此次作战打击运河沿岸国军。

作为这次进攻作战的主角，第十师团可谓是不遗余力，师团长矶谷廉介亲自挑选精锐，以第33旅团为骨干组建支队，以旅团长濑谷启为支队长，故也称为濑谷支队。

濑谷支队步兵只有第六十三联队和欠缺一个半大队的第十联队，一共四个半大队五千人。但配属的轻重火力相当吓人：

1. 独立第十机枪大队，拥有九二式重机枪60挺，歪把子机枪120挺。

2. 独立装甲车第十和第十二中队，中国驻屯军战车队临时战车中队，拥有12辆94式装甲车，10辆97式坦克。

3. 野炮兵第十联队（缺一个大队和两个中队）、临时野炮兵中队、临时山炮兵中队、野战重炮兵第二联队（缺一个大队和联队级火力一半）、中国驻屯军炮兵联队第三大队（其中有两个150榴弹炮中队）。配备96式150榴弹炮20门，92式步兵炮36门，94式山炮4门。

而日军一个典型的步兵联队有重机枪36挺，轻机枪54挺，步枪约2400支，掷弹筒54门，步兵炮10门，山炮4门，反坦克炮6门。

综合起来，兵力相当于两个联队的濑谷支队，拥有重机枪96挺、轻机枪174挺、150榴弹炮20门，各类火炮80门，坦克和装甲车22辆。重火力配备甚至超过了一个师团。要知道，日军一个满编的三单位制师团，也只有步兵炮40门，山炮16门，反坦克炮24门。

靠着强大的步兵火力，濑谷支队南下可以说是一帆风顺。3月17日晚，欠缺一个半大队的步十联队进攻滕县。川军第41军英勇抗击，但不敌日军猛烈的炮火，伤亡惨重，守城的41军伤亡达两千人，123师师长王铭章殉国。

李宗仁见滕县危险，又急令新拨归第5战区指挥的第20军团司令汤恩伯派部驰援。汤的主力85军王仲廉部因行程过远，未能及时赶到，滕县于次日失守。

3月18日，步十联队攻陷滕县后，当晚攻占临城。这时，濑谷启已经不满足于扫荡运河北岸敌人了，遂改变目标，直奔徐州。另一路，步六十三联队于18日攻占枣庄，20日攻占峄县。

第五战区对日军动向产生了巨大的误判，司令长官李宗仁预计日军会沿滕州——韩庄南下徐州，所以将国军主力沿韩庄一带布防，力图把日军压迫在微山湖地区，只留孙连仲的第二集团军3个师和1个独立旅防守台儿庄一线，其中守备台儿庄城的只有池峰城的31师七千多人。

31师虽然是杂牌，但来头不简单，它前身是冯玉祥西北军第19师，师长就是大名鼎鼎的吉鸿昌，1927年4月，西北军沿陇海路东征，吉鸿昌率部攻克洛阳、巩县，又强渡黄河，占领豫北重镇新乡，奉军被打得抱头鼠窜，因此被誉为“铁军”。

虽说是铁军，但火力配备远不及日军。作为杂牌军，31师麾下炮兵营只有8门山炮，12门迫击炮。但这已经是第二集团军火力最多的部队了，整个第二集团军3个师加一个独立旅只有24门山炮，火力只相当于日军的三分之一，更别提日军还有装甲车、坦克以及150榴弹炮这些大杀器。

日军另有考虑：如果沿滕州——韩庄一线南下，就会遭受中国军队的点线攻击，侧翼容易受打击，因为此线路地势狭窄，所以攻下韩庄后，步十联队改去峄县与步六十三联队会师，直奔台儿庄。

3月24日，濑谷支队先派步六十三联队第二大队试探性台儿庄，深圳抖音美工利用火炮优势突入台儿庄东北角。夜晚，池峰城立即组织部队发动反攻，很快将第二大队赶出庄内。日军损失颇重，被迫撤至台儿庄北面休整。

25日，濑谷启命令步十联队加入对台儿庄攻击，并携带两门150榴弹炮加入进攻，日军兵力达一个半大队。

面对火力占优的敌人，池峰城决定诱敌深入，在城墙上激烈抵抗一阵后放日军入庄，日军主力入庄后立刻被31师团团包围，双方在庄内激战至26日，日军快顶不住了，直接越级向第十师团师团长矶谷廉介求援。矶谷廉介向濑谷启下了死命令，要求不惜一切代价拿下台儿庄。

28日拂晓，濑谷支队开始猛攻台儿庄，在坦克、装甲车和大量火炮的支援下，7点30分，日军攻占西北角，但池峰城马上部署部队发起反击，31师不愧是杂牌中的王牌，很快遏制住了日军向庄内扩张的趋势。孙连仲也命令将其余部队用山炮炮击日军，支援池峰城作战，双方苦战至30日，日军仍没有任何进展。

见正面进攻没有效果，3月31日，濑谷启分出部分兵力，以10辆坦克打头阵，对左翼第30师阵地发起进攻，企图绕过庄城直奔徐州。但碰到了个硬钉子，当敌人坦克进至四、五百米时，30师炮兵营一名排长亲自操作山炮，不打先头坦克，就打腰中坦克，让后续坦克上不来，先头坦克也无法撤退。数十发炮弹下来，日军损失坦克4辆，其余的转头就跑，没了坦克支持，日军步兵也只能撤退，30师趁机大举出击，终于挫败了日军攻势。

见濑谷支队苦战台儿庄不下，第二军司令官西尾寺造急了，命正在进攻临沂的第五师团坂本支队四个步兵大队和两个野炮兵大队参与进攻台儿庄，第五师团师团长板垣征四郎甚至亲自坐镇汤头镇指挥作战。

至此，参与进攻台儿庄的日军已经达八个半步兵大队之多，又加强了24门75毫米山炮，无论从兵力还是火力上已经达到一个师团的配置，可谓如虎添翼。开始不分敌我地对台儿庄猛烈炮击，4月1日，整个台儿庄差不多被日军的炮火夷为平地。

之后，日军重新对台儿庄发动大规模进攻，而池峰城31师经过多日作战，损失惨重，无力守住庄城，当天，日军就突入东南门，并进入庄内一百米，到4月2日，台儿庄80%的地区已经被日军攻占。

为了确保台儿庄，孙连仲和池峰城也是杀红了眼，孙连仲更是命令防守台儿庄侧翼的几个师也出兵增援，台儿庄成了绞肉机，30师一个团两千人于拂晓入庄内增援，到晚上只剩下不到百人。

见部队损失惨重，4月2日晚上，孙连仲只得打电话给司令长官李宗仁，要求撤出台儿庄，孙连仲用近乎哀求的语气说：“求李长官给第二集团军留一个种子吧！”

但李宗仁深知，打仗比的就是毅力，看谁坚持的久，汤恩伯第二军团将于明天投入战斗，于是以不容置疑地口气说：“敌我在台儿庄已血战一周，胜负之数决定于最后5分钟。援军明天中午可到，我本人也将于明晨亲来台儿庄督战，你务必守至明天拂晓。这是我的命令，如违命令，当军法从事。”

扔下电话后，孙连仲来到台儿庄亲自督战，池峰城又来电请求撤退。孙连仲命令道：“士兵打光了你就自己上前填进去。你填过了，我就来填进去。有谁敢退过运河者，杀无赦！”并命令池峰城炸掉运河浮桥，以示背水一战。

战到黄昏时，筋疲力尽的日军停止了进攻。及至午夜，池峰城从31师剩下的部队里调出75名战士组成敢死队，分组向敌人反冲锋，杀入敌阵。日军白天几乎占领整个台儿庄，根本想不到中国军队还有力气乘夜出击，仓皇应战。池峰城趁势反击，一举夺回四分之三日占区域。

4月3日黎明，汤恩伯军团第52军、第85军、第75军在台儿庄附近向敌展开猛烈反击，将日军占领的街市全部夺回。4月7日凌晨1时，国军以孙连仲第2集团军为主组成的左翼兵团和以汤恩伯第20军团为主组成的右翼兵团在台儿庄及其附近地区大举反攻，一直将濑谷支队追到峄县。台儿庄战役以国军大胜告终。