徐州會戰是抗日戰爭時期中日雙方在以江蘇省徐州為中心的津浦(天津至浦口)、隴海(寶雞至連雲港)鐵路地區進行的一次大規模防禦戰役，其中以1938年三四月間的台兒莊大戰最為著名，因圍殲日軍一萬餘人，史稱之為台兒莊大捷。徐州會戰對日軍給予了巨大的打擊，大大遲滯了日軍進攻的腳步，為中方部署武漢會戰贏得了時間。
戰爭開始
1937年12月，侵略華東的日軍侵佔南京後，第13師團北渡長江，進至安徽池河東岸的藕塘、明光一線;侵略華北的日軍第10師團從山東青城、濟陽間南渡黃河，佔領濟南後，進至濟寧、蒙陰、青島一線。日本大本營為打通津浦鐵路(天津-浦口)，使南北戰場聯成一片，先後調集8個師團另3個旅團、2個支隊(相當於旅團)約24萬人，分別由華中派遣軍(1938年2月18日由華中方面軍改編)司令官畑俊六和華北方面軍司令官寺內壽一指揮，實行南北對進，首先攻佔華東戰略要地徐州，然後沿隴海鐵路(蘭州─連雲港)西取鄭州，再沿平漢鐵路(北京-漢口)南奪武漢。中國軍隊由第五戰區司令長官李宗仁指揮，先後調集64個師另3個旅約60萬人，以主力集中於徐州以北地區，抗擊北線日軍南犯，一部兵力部署於津浦鐵路南段，阻止南線日軍北進，以確保徐州。
徐州以南
1938年1月26日，日軍第13師團向安徽鳳陽、蚌埠進攻。守軍第11集團軍第31軍在池河西岸地區逐次抵抗後，向定遠、鳳陽以西撤退。至1938年2月3日，日軍先後攻佔臨淮關、蚌埠。9～10日，日軍第13師團主力分別在蚌埠、臨淮關強渡淮河，向北岸發起進攻。第51軍與日軍展開激戰，傷亡甚重，12日向澥河、澮河方向撤退。第五戰區以第59軍軍長張自忠率部馳援，進至固鎮地區，協同第51軍在淮河北岸地區頑強抗擊日軍。同時，在淮河南岸，以第21集團軍第48軍固守爐橋地區，第7軍協同第31軍迂迴攻擊定遠日軍側後，迫日軍第13師團主力由淮河北岸回援。第59、第51軍乘勢反攻，至3月初恢復淮河以北全部陣地。第21集團軍和第31軍旋由淮河南岸向北岸集中。雙方隔河對峙。
滕縣之戰
2月下旬，日軍第2集團軍開始分路南犯。東路第5師從山東濰縣(今濰坊)南下，連陷沂水、莒縣、日照，直撲臨沂。第3軍團第40軍等部節節抵抗。第59軍奉命馳援，3月12日到達臨沂北郊的沂河西岸，協同第40軍實施反擊，激戰5晝夜，重創日軍，迫其向莒縣撤退。西路日軍第10師長瀨支隊(相當於旅)從濟寧地區西渡運河，向嘉祥進攻，遭第3集團軍頑強抵抗，進攻受挫;瀨谷支隊(相當於旅)沿津浦鐵路南進，3月14日由鄒縣(今鄒城)以南的兩下店進攻滕縣(今滕州)。守軍第22集團軍第41軍英勇抗擊，傷亡甚重，苦戰至17日，該軍守城的第122師師長王銘章殉國，滕縣失守。滕縣之戰，中國軍隊以7000之兵對付裝備精良的日軍數萬之眾，不惜重大犧牲，阻止日軍南下，延緩了日軍南侵的腳步，為調集軍隊守衞台兒莊的戰略部署贏得了時間。
台兒莊戰役
日軍佔領滕縣後，驕狂之極，盡其所有，直赴台兒莊。日軍兵力4萬餘，坦克車七八十輛，山野炮和重炮百餘門，並以大批飛機助戰，3月23日，衝到台兒莊北泥溝車站。24日凌晨，日軍以猛烈的炮火轟擊台兒莊防禦工事，隨後以坦克為前導，衝進城內。台兒莊一帶宅室多為石頭建築，故每一房屋皆為一堡壘。守軍據房為壘.至死不退。日軍猛攻三晝夜。與守城將士發生激烈巷戰。戰鬥持續到4月3日，守城將士傷亡已逾十分之七，三分之二的陣地己為日軍佔領.台兒莊守軍仍據守南關一隅，拼死不退。日軍再次調集重炮、坦克猛轟、猛衝。李宗仁一面下令堅守，一面急令湯恩伯軍團火速南下增援。次日黎明時分，台兒莊北面炮聲隆隆，湯恩伯軍於日軍背後出現，日軍撤退不及，陷入重圍。台兒莊守軍全線出擊，殺聲震天。血戰經旬.敵軍己成強弩之末.狼狽突圍逃竄。除一部分突圍至嶧縣城固守待援外，日軍遺屍遍野，坦克車被毀30多輛，遺棄的各種車輛、彈藥、馬匹遍地皆是。台兒莊一役連同徐州南北各戰場共殲滅日軍10000餘人，中國軍民取得了抗戰以來國民黨正面戰場一次最重大的勝利。
撤離徐州
中國最高軍事當局令第五戰區集中兵力于徐州附近，準備再次聚殲 日軍。1937年由王耀武第51師合編而成第74軍，74軍不久參加淞滬會戰。經過補充74軍先後參加徐州、蘭封會戰 。日軍改以部分兵力在正面牽制對方，主力向西迂迴，企圖從側後包圍徐州，殲滅第五戰區主力。日軍第10、第5師分別從山東嶧城(今屬棗莊)和臨沂西北的義堂地區南進，對守軍第2集團軍和第20、第3軍團及第27軍團第59軍實施牽制性進攻。守軍頑強抗擊，至月底，將日軍阻止在韓莊、邳縣(今邳州)和郯城一線。日軍開始從南北兩個方面向徐州西側迂迴包圍。在南面，第9、第13師從蚌埠地區分別沿北淝河、渦河西岸北進，至13日，陷蒙城、永城(屬河南)後，向江蘇蕭縣、碭山(今均屬安徽)進攻;第3師由蚌埠進入大營集地區，向宿縣(今宿州)進攻。在北面，第16師由山東濟寧渡運河，至14日，連陷鄆城、單縣、金鄉、魚台後，向江蘇豐縣、碭山推進;第14師從河南濮陽南渡黃河，陷山東菏澤、曹縣後，直插河南蘭封(今蘭考);同時，第10師將韓莊、台兒莊地區的作戰交由第114師接替後，在夏鎮附近渡過微山湖，向沛縣(屬江蘇)進攻。5月中旬，前方越來越慘烈的戰報不斷傳到武昌國民黨軍委會蔣介石的案前，徐州突然面臨的嚴重危機，使他那因台兒莊的勝利衝得有點暈乎乎的大腦一下冷靜下來。蔣介石突然意識到：日軍的意圖是要圍殲徐州中國軍隊主力。蔣介石立即叫來何應欽、白崇禧、陳誠、封裔忠等人一塊研究策劃。日軍的企圖已經暴露，再死守徐州已不現實，何應欽等人亦主張趕緊突圍，決定放棄徐州。蔣介石口授給李宗仁的電令令其部力避決戰，撤離徐州，火速突圍。
16日，第五戰區命令各部隊分別向豫、皖邊界山區突圍。中國軍隊且戰且退，陣形不亂，按部就班地向西、向南撤退。日軍阻一處，中國軍隊衝一處，無所不破，大軍向河南南部及湖北北部集結，各路都相繼衝出重圍。為避免與優勢之敵作消耗戰，當各路敵軍向徐州步步合圍時，李宗仁令所部各路守軍，作稍事抵抗後，即相機撤向山區、湖沼地區，進行“化整為零”的游擊戰，與敵人糾纏了月餘。李宗仁與長官部官兵一應人員700餘人，乘夜色經宿縣、蒙城，越過敵之包圍圈移駐潢川。留守徐州城的劉汝明部在蕭縣一帶伏擊日軍第9師團，對日軍造成重大傷亡。日軍見中國軍隊大部已走，企圖于徐州城圍殲劉汝明部。劉汝明部佯作死守狀，及見各路大軍撤盡，根據蔣介石的命令，放棄徐州城，巧妙地跳出日軍數十萬大軍的重圍，安全轉移。敵軍不但沒有擊潰劉汝明部，甚至連一個上尉也沒有捉到。日軍的華中派遣軍的13師團一路殺來，發現李宗仁唱了一出空城計，又令一心想爭功的華北方面軍大感挫折，日軍傷亡了萬餘人的代價，得到了一座空城。
保衞鐵路
1938年5月，日寇漸迫徐州，徐州機務段的鐵路員工不甘做亡國奴，他們駕駛機車分津浦、隴海兩線南撤。在南撤軍中，機車擔當了運輸軍事物資和遣送難民工作。因日軍不斷南侵，他們先後轉戰粵漢、湘桂兩路繼續為抗日運輸軍事物資服務，這期間經歷了武漢陷落及長沙、衡陽等各大戰役。廣大員工在戰鬥中盡忠職守，出生入死，顯示了鐵路工作特別能戰鬥的革命精神。8年抗戰中，有186名津浦鐵路員工為國捐軀。
會戰結束
5月下旬，各路大軍按命令的路線，全部安全撤抵皖西、豫南地區。日軍沿隴海鐵路西進佔領開封。1938年6月9日，為阻止日軍前進，蔣介石下令在鄭州東北花園口附近炸開黃河大堤，河水經中牟、尉氏沿賈魯河南泛。日軍被迫向黃泛區以東地區撤退。會戰結束。
