2,張自忠第59軍劉景嶽和於麟章在回想文中稱,該軍在最後三天(3月14、15、16日)的苦戰中,大量斃傷日軍,但本身“傷亡也不下6、七千之多”。顧相貞證明此說,至17日晨,該軍統計傷亡人數,“第三十八師自投入臨沂戰役以來,傷亡近四千人,第一八0師也傷亡了二千餘人”。《山東省誌.軍事誌》采信此說,稱“至17日,(第59軍)傷亡7000餘人”。郭汝瑰《中國抗日戰役正麵疆場作戰記》一書亦采信此說,稱“至17日上午,第59軍已傷亡6000餘人”。迨至21日臨沂戰役第一階段結束,於麟章稱“傷斃敵軍約六千人…我軍傷亡人數也在八千人”,顧相貞稱第59軍“傷亡官兵近九千人”。第59軍戰役詳報則證明瞭此數據,24日,再次聲援臨沂的第59軍在城西北一帶集結時,全軍可戰之兵獨一1.3萬人,而該軍一戰臨沂前卻有戰役兵員2.1萬人,減員8000。
中國最高軍事當局令第五戰區集合兵力於徐州四周,籌辦再次聚殲日軍。日軍改以部分兵力在正麵管束對方,主力向西迂迴,詭計從側後包抄徐州,毀滅第五戰區主力。4月18日,日軍第10、第5師彆離從山東嶧城(今屬棗莊)和臨沂西北的義堂地區南進,對守軍第2個人軍和第20、第3軍團落第27軍團第59軍實施管束性打擊。守軍固執抗擊,至月尾,將日軍禁止在韓莊、邳縣(今邳州)和郯城一線。5月5日,日軍開端從南北兩個方麵向徐州西側迂迴包抄。在南麵,第9、第13師從蚌埠地辨彆離沿北淝河、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)打擊;第3師由蚌埠進入大營集地區,向宿縣(今宿州)打擊。在北麵,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、碭山推動;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師代替後,在夏鎮四周度過微山湖,向沛縣(屬江蘇)打擊。5月中旬,火線越來越慘烈的戰報不竭傳到武昌百姓黨軍委會蔣介石的案前,徐州俄然麵對的嚴峻危急,使他那因台兒莊的勝利衝得有點暈乎乎的大腦一下沉著下來。蔣介石俄然認識到:日軍的企圖是要圍殲徐州中**隊主力。若徐州那50個精銳師被日軍吃掉,我還抗甚麼戰?蔣介石當即叫來何應欽、白崇禧、陳誠等人一塊研討策劃。日軍的詭計已經透露,再死守徐州已不實際,何應欽等人亦主張從速突圍決定放棄徐州。蔣介石口傳給李宗仁的十萬孔殷電令: