日軍增援棗莊早在周衛國的預料之中，不過他並沒有在意，也沒有讓魯西南軍分區的部隊後撤，因為他戰前就已經對棗莊附近的日偽軍分布情況有了詳細的了解。
棗莊雖然地靠徐州和臨沂，但是附近的駐軍卻隻有一個第21師團，剩下就是一些中看不中用的偽軍了。
而第21師團雖然番號比較靠前，但卻是一個標準的三單位製的守備師團，巔峰時期總兵力也不過一萬六千人左右。
但是在經過國共兩黨的主力部隊的多次打擊之後，第21師團的兵員損失極為嚴重，預計總兵力不會超過一萬兩千人。
而這一萬兩千多人還要分兵駐守整個魯南蘇北，說實在的，一個大一點的城市也就三幾千人，一般的小縣城更是隻有兩三百人，因此小鬼子即便是增援棗莊也不會有多少人。
反觀魯西南軍分區，作為進攻的一方，他們的兵力相對比較集中，再加上山東縱隊總部的幾千精兵，打一個小小的棗莊問題不大。
事實也確實和周衛國預料的差不多，就在日軍第21師團四千多大軍北上增援棗莊的時候，山東縱隊總部的三個團的主力抵達了棗莊東北。
到地頭之後，山東縱隊總部的這幾千精銳部隊當即對棗莊東北的礦區發動了全方位進攻，僅僅不到兩小時就將整個礦區占領。
八路軍在占領棗莊礦區之後，先是救出了上萬礦工，同時還俘虜了大批的日偽企業的骨幹成員，並且扣押了大量的機器設備。
接著山東縱隊總部的主力繼續西進，協同魯西南軍分區的主力圍攻棗莊城！
棗莊不同於其他地方，這裏由於是一座工業城市，近代以來發展太快，大量的人口湧入棗莊，原本城區的麵積並不是很大，遠遠不能滿足老百姓的居住需求。
再加上內城已經被達官貴人全部占據了，老百姓隻能向外城發展，而隨著大量的民居在外城建起，以至於絕大都數的城牆竟然被包圍了，形成了內城。
而棗莊的外城相對比較混亂，再加上並沒有城牆可供防守，所以八路軍很快就攻克了棗莊外城的防線。
緊接著，黃旭指揮兩萬多八路軍開進棗莊外城，並且對內城的日軍發動進攻。
攻打棗莊的戰鬥相對而言還是比較順利的，城裏的日軍雖然也進行了殊死的抵抗，但是由於棗莊本身就不適合防守，再加上八路軍此次攜帶了大量的攻城重武器，因此戰鬥並沒有持續多長時間。
攻城戰從淩晨三點打響，一直持續到上午十點，不到八個小時八路軍就攻克了棗莊內城。
盡管付出了不小的傷亡，但是戰果也是相當的喜人，僅此一戰，駐守棗莊的三千日偽軍被殲滅大半，剩下的則是在徐州的援兵抵達後進行了突圍。
雖然城裏剩餘的千餘名鬼子兵順利突圍，但是棗莊卻是落到了八路軍手上！
在攻克棗莊之後，黃旭與郭亮商量了一番之後，決定主力立即南下，做出攻打徐州的架勢。
而八路軍如此動作著實令徐州的日軍嚇了一大跳，相比於棗莊，徐州顯然更加的重要。
幾乎沒有猶豫，飯田貞固當即命令棗莊撤下來的日軍立即返回徐州，固守待援。
八路軍主力攻克棗莊著實令多田駿等人趕到一陣後怕，同時他們也意識到山東的八路軍比他們預料的更加的難纏，實力也更強一些。
別的不說，單單從魯西南以及殺入冀南的這兩支軍隊推斷，整個魯南的土八路或許在八萬人以上。
幸好發現的比較及時，不然的話等這顆定時炸彈爆炸之後，所引發的衝擊必然比現在更加的可怕，而這也更加堅定了多田駿消滅沂蒙山根據地的決心。