此戰，中國參戰部隊前後有70個師約100萬人，歷時5個月。中國軍隊廣大官兵英勇奮戰，首先在南線將日軍阻止在淮河南岸，打破其與北線日軍會合的企圖;繼而在北線將東路日軍擊敗於臨沂地區，又將西路日軍之右翼阻止在嘉祥地區，粉碎日軍在台兒莊會師的計劃。在台兒莊地區作戰中，第五戰區採取積極防禦戰法，以一部擔任內線防禦，另一部置於外線作戰，攻防結合，靈活機動，獲得大捷。隨後，最高軍事當局不顧敵強我弱的總體形勢，調集大軍在徐州附近，企圖與日軍決戰，因而使會戰在後期陷於被動。
儘管如此，這次會戰鉗制和消耗了日軍有生力量，中國軍隊以傷亡6.5萬餘人的代價，擊斃、擊傷日軍2.6萬餘人，除予日軍以巨大打擊外，還遲滯了日軍進攻速度，為部署武漢會戰贏得了時間。此戰最重要的影響在於使中國人民相信自己有擊敗日本的能力。
鼓舞中國軍民
自“七.七”事變以來，面對日軍的步步進逼，全國各族人民期盼南京國民政府能夠組織、領導中國人民起來抗戰，將日本帝國主義從中國的領土上驅逐出去，爭取中華民族的徹底解放。南京國民政府也作了不懈努力。在“八.一三”事變爆發的第二天，首先發表了《自衞抗戰聲明書》 ，表示“實行自衞，抵抗暴力”。緊接着，蔣介石下達總動員令，自任陸、海、空軍總司令，一方面指揮軍隊抗擊日軍的瘋狂進攻，一方面接受*關於國共合作的建議，承認其合法地位，組成抗日民族統一戰線，團結抗日。這些舉措，對中國軍民抵抗日本侵略是一極大的促進和推動，全國出現了生機勃勃的抗日救亡運動的新局面。
在日軍的大舉進攻面前，南京國民政府幾乎動用全部軍事力量對日作戰，先後進行了多次重大戰役，打了許多硬仗。但由於戰爭指導的失誤和軍隊戰鬥力上的差距，對日作戰基本上都以慘重的代價和失敗的結果而告終。當時，全國上下瀰漫着失敗的悲觀情緒。
徐州會戰，在李宗仁的直接指揮下，經全體官兵的浴血奮戰，共殲滅日軍2萬餘人，是抗戰開始後中國軍隊在正面戰場上取得的第一次大勝利，而且對手是日本的王牌師團，開了正面戰場勝利之先河，使日軍遭到自新式陸軍組建以來的第一次慘敗。在此次戰鬥中，廣大愛國官兵激於民族的義憤和強烈的愛國心，與日軍頑強拼搏，湧現出眾多英勇悲壯、可歌可泣的動人事蹟。為國捐軀者，不僅有一般士卒和下層官兵，而且有高級將領。這些眾多為國犧牲的將士，以自己的鮮血洗刷了舊日的民族恥辱，維護了中華民族的尊嚴，堅定了中國軍民抗戰必勝的信念，極大地振奮了中國民族精神，對形成強大的、一致抗日的高潮和生氣蓬勃的新氣象產生了積極的影響，成功地扭轉了國民黨軍屢戰屢敗的不利態勢，遏止了失敗主義思潮的蔓延，使中國人民從中看到了抗戰的光明前途。
徐州會戰，特別是台兒莊會戰，使國民政府及統帥部進一步認識到日軍並非不可戰勝，雖然短期內尚不可能，但中國的抗戰最終必將勝利，從而進一步堅定了持久抗戰的信心和決心。這時，希特勒對中國施加壓力，德國宣佈對中國禁運軍火，5月間又下令召回駐中國軍事代表團，而英、美等國仍無實際上的援助，國民政府及統帥部感到依賴國際外力戰勝日本的希望暫時難以實現，認識到要靠自己下堅定持久抗戰的決心。1938年6月9日，蔣介石發表聲明，宣稱當前戰局的重點不在於一個城市、一個地區的防禦成功與否，今後的戰爭將在山嶽地帶進行等，並於同日下令在武漢的政府各機關、中央黨部、各大學及由滬遷來的工廠等向重慶、昆明轉移，最後完成以西南為大後方的戰略部署，貫徹執行“以空間換取時間”的戰略方針，表示“始終保持我軍之戰鬥力，而儘量消耗敵人的力量，使我軍達到持久抗戰之目的”。
同時，徐州會戰的勝利，也擴大了中國抗戰的國際影響。以台兒莊大捷為代表的徐州會戰的消息，蘇、美、英、法、德、意等歐美主要國家都給予了充分報道和評論。據1938年4月9日倫敦路透社電訊説：“英軍事當局，對於中國津浦線之戰局極為注意。最國中國軍獲勝之消息傳來，各方面尚不十分相信，但現已證明日軍潰敗之訊確為事實。英人心理，漸漸轉變，都認為最後勝利當屬於中國。”德國也報道説：“徐州方面中國抵抗力之強，殊出人意外”，“最慎重之觀察者亦不能不承認日本必遭失敗。”這些社會輿論對提高中國在國際上的地位和爭取外國政府的支援，有一定的積極作用。中國人民誓死抵抗外來侵略的堅強決心和勝利戰績，贏得世界正義輿論的高度評價，也使德、意法西斯不敢小視。各國新聞媒介對台兒莊大捷的報道，不僅使各國人民增加了對中國抗戰的瞭解和認識，也為後來中國贏得外援創造了條件。
持久消耗戰略
徐州會戰之前，中國軍隊所採取的基本上是單純的陣地防禦戰，自己往往處於被動地位，加之武器裝備等不如日軍，所以屢戰屢敗。經過淞滬會戰及南京保衞戰，中國統帥部接受了以往的教訓，開始改用攻勢防禦新方針，即將陣地戰的守勢與運動戰的攻勢及游擊戰的襲擾密切結合。在預選的戰場地區，以一部分兵力固守陣地，吸引和消耗敵人;以一部分兵力遊擊敵後，破壞交通，襲擾據點，牽制敵人;以主力兵團迂迴敵軍側背，實施強有力的攻擊，從而變內線作戰為外線作戰，於被動中爭取主動。
李宗仁作為徐州會戰的最高指揮官，以自己成功的戰役戰術行動，給當時最高統帥部業已制定的“持久消耗戰略”作了完美的註解。早在抗戰初期，李宗仁對於像中國這樣一個古老龐大而落後的國家，如何進行有效的抵抗外族入侵問題，就從戰略上作過深入的思考。他曾在其《焦土抗戰論》中，分析了當時中國工業、交通的落後狀況，指出：“從戰略方面説，若日本侵略者實行堂堂正正的陣地戰，則彼強我弱”，“故敵人利在速戰速決”，“但吾人必須避我所短，而發揮我之所長，利用我廣土民眾，山川險阻等條件，作計劃的節節抵抗的長期消耗戰”，“到敵人被深入我國廣大無邊原野時，我則實行堅壁清野”，“發動敵後區域游擊戰”，使“敵人疲於奔命，顧此失彼，陷於泥沼之中”。1937年10月12日，李宗仁就任第5戰區司令長官正值上海已失，南京危在旦夕。他從戰略上判斷：京滬戰事一旦結束，津浦線必然是敵人攻擊的目標。並根據對形勢的分析，提出抗戰的戰略重點是“以空間換取時間”。南京失守後，面對日軍三路大軍以猛虎撲羊之勢，向徐州的夾攻，李宗仁深知自己的部隊難與敵軍相火拼，他抓住敵軍驕狂之弱點，運用自己數萬之哀兵，與敵展開運動戰，“敵進我退，敵退我打”。
徐州會戰雖然未能全部殲滅敵軍，但它卻把陣地戰、運動戰和游擊戰有機地結合起來，通過主動殲敵一部達到防禦的目的，從戰略上來講是正確的。它標誌着南京國民政府的軍事已由消積防禦向積極防禦的某些轉變。正如陳誠所講：“台兒莊之戰勝即我游擊戰、運動戰在戰略上之功效也。”
徐州會戰以中國軍隊的撤退而告終，但這一撤退是防守後的撤退，它使日軍圍殲中國軍隊主力的計劃全部落空，挫傷中國軍民抗戰意志的目標未能實現。而中國軍隊的防禦作戰和主動轉移卻達到了預期的目的，在戰略上符合持久消耗戰的作戰原則，併為部署武漢會戰贏得了寶貴時間。
