24日，磯穀師團在飛機、坦克和大炮的掩護下向台兒莊發起了近乎瘋狂的進攻。為了守住徐州，中國軍隊在台兒莊奮起進行反擊，雙方展開了激烈的巷戰、拉鋸戰，陣地犬牙交錯，屍體塞巷斷路，整個台兒莊充滿了槍炮聲和喊殺聲。
24日，日軍與中國守軍第2集團軍第31師展開了激戰。在狹小的作戰區域，中國軍隊和日軍開展了激烈的拉鋸戰，戰爭場麵可以說是慘烈悲壯至極。日軍進攻不久，一部就迅速突入台兒莊東北角，但是被頑強的守軍擊退。27日，瀨穀支隊主力一部突入北門，第31師與日軍展開拉鋸戰，由於日軍的進攻迅猛和殘酷，守軍傷亡極其嚴重。
沒過多久，日軍開始不斷增加兵力，從嶧縣調來了增援部隊4000多人。28日，日軍攻入台兒莊西北角，意為謀攻西門，從而實現其切中要害的陰謀：掐斷中國守軍第31師師部與城內的聯係。31師師長池峰城指揮所部以強大炮火去壓製敵人，並組織數十名敢死隊員與敵人進行肉搏。
31日，中國守軍將進入台兒莊地區的瀨穀支隊完全包圍。而這個時候，阪本旅團由臨沂轉向支援台兒莊，到達向城、愛曲地區，側擊第20軍團。該軍團即命第52軍和剛到的第75軍圍攻阪本支隊。激戰了數日，八路軍給予日軍重創，使其救援瀨穀支隊的計劃落空。
最後的命令
戰爭過了三天，在4月3日，李宗仁下達總攻擊令。此時台兒莊孫連仲部守軍已經傷亡殆盡，台兒莊四分之三的地盤已經被日軍所占據。孫連仲在4月5日直接與李宗仁通電話，要求把部隊暫時撤到運河南岸。
李宗仁深刻知道孫連仲部守軍的處境是何等的艱難，而且又是何等的悲壯，但是李宗仁更清楚，台兒莊守軍與日軍在激戰的重要性，他估算著湯恩伯軍團第二天中午可趕至台兒莊北部，因此鼓勵孫連仲說：“敵我在台兒莊已血戰一周，勝負之數決定於最後5分鍾。援軍明日中午可到，我本人也將於明晨來台兒莊督戰，你務必守至明天拂曉。”孫連仲深知台兒莊對整個戰役至關重要的價值，以及李宗仁對此次戰役勝利的信心，堅決地表示：“我絕對順從命令，整個集團軍打完為止。”
就這樣，為了夜襲日軍，李宗仁下命懸賞10萬元，組織一支敢死隊。4月5日午夜，敢死隊分組向敵出襲，衝擊敵陣。他們個個精神異常振奮。經過數日血戰，被敵所占的台兒莊各街，竟在短短不到一個小時時間內，一舉奪回了四分之三。
同時，第52軍、第85軍、第75軍在台兒莊附近向敵展開了猛烈攻勢。湯恩伯的第20集團軍由東向西，第2集團軍和第3集團軍由北向南，大舉反擊，對日軍形成了合圍之勢。
6日，兩軍勝利會師，形成對日軍的內外夾攻之勢。張金昭的第30師收複了南洛，切斷了敵人的後路，黃鬆樵第27師向台兒莊以東出擊，敵倉皇向西北退卻。第31師向城內敵人反擊，瀨穀支隊力戰不支，向嶧縣潰逃。
4月7日，中國軍隊內外進行夾擊，對逃跑的日軍迅速追擊，日軍在夾擊之下潰不成軍，抱頭鼠竄。就這樣，中國軍隊經過20餘天的浴血奮戰，終於取得了台兒莊戰役的勝利。日軍“三個月滅亡中國”和“日軍不可戰勝”的神話也隨之破滅。
◇知識拓展◇
台兒莊戰役的中方指揮官李宗仁
李宗仁（1891～1969）廣西臨桂人，漢族，字德鄰。黃埔軍校南寧分校總負責人，國民黨高級將領，軍事家，中華民國副總統、代總統。
李宗仁早期概述早年就讀於臨桂縣立兩等小學，後入桂林省立紡織習藝廠當學徒。1908年 考入廣西陸軍小學第三期。1910年10月 加入同盟會。1912年考入廣西陸軍速成學堂。1913年秋畢業後，到南寧將校講習所任準尉見習官、少尉、中尉隊附。
1916年 5月 任滇軍第四師第三十四團排長。後轉入桂係陸榮廷部，任護國軍第二軍第五旅排、連、營長，參加護國戰爭、護法戰爭和粵桂戰爭。1921年，任少營長的李宗仁爭取十多個連隊和他一起退到六萬大山的玉林地區，整軍經武，伺機而動。