至16日，日軍援軍越來越多，在飛機坦克等炮火的掩護下，朝中國軍隊59軍發起一波又一波反擊，雙方陣地屢次失而複得，形勢變得越來越危急了。
如張自忠將軍日後對記者說的，“到底是成功還是失敗，我並沒有十分把握，板垣師團實在太強，我盡力做我一個中國人該做的，隻求良心所安！”至17上午，59軍已經傷亡6000餘人，一線作戰營長傷亡三分之一，戰爭進入到了最艱苦的階段。
這期間急火攻心的龐軍團長一直在關注59軍的進展：“完了，完了，還以攻代守！”他的臉上再次露出了絕望的神色。
“藎枕，你這麼打是不行的，這部隊還能堅持多久啊，我剛剛跟戰區長官部商量過了，準許你們撤出陣地！”剛剛趕到的戰區徐參謀長在張自忠將軍的身邊勸說著：“部隊都快打殘了，歇歇吧，看看還能不能換其他援兵！”
“不行，您是知道的，這個時候還能指望別人嗎？再說了，我這裏在苦熬，鬼子難道不是嗎，鬼子還要兩線作戰，又要和老龐那邊作戰，又要抵禦我的進攻，戰爭考驗軍人的，往往就是能不能堅持到最後一分鍾！”張將軍依舊那麼地堅定。
“我命令，軍部由副軍長暫時指揮，我將親上一線指揮，師長、團長、營連排長給我衝在最前麵，所有的部隊全給我上一線，前麵3分鍾內，山炮營、野炮營、重迫擊炮營、所有的重型火力給我向敵陣地打完所有炮彈，我將親率全體將士，與敵決一死戰！”張將軍命令一下，隨即在報務兵電報上簽字：“為國精忠的時候到了，我和我的部隊都要向世人證明，我張自忠究竟是不是漢奸！”
“藎枕……”徐參謀長雙目含淚，卻不好再說什麼：“好，我陪你上一線！”
“杜老弟！”張自忠高呼一聲。
“在！”杜飛一身戎裝，顯然已經是張部一名團職軍官了。
“參謀長要隨我上一線，你和你那些武功高強的兄弟請隨時保護他！”
“是，軍座，不僅是徐參謀長，您也是我們的重點保護對象！”杜飛鄭重地敬了個禮。
將59軍先頭部隊送達指定地點後，劉村抗日大隊在曲埠附近兵分兩路，杜飛、顧正華，以及謝晉、楚邵陽、馬金榮等人都隨張將軍來到了臨沂，準備參與這場惡戰，李師雲等人則率領大部分隊員乘坦克裝甲轉道徐州方向，欲待補充彈藥之後再聽從李長官的調遣。
“將軍，我們隨您過來就是為了多殺鬼子，請您給我們分配任務吧！”杜飛懇切地望著張將軍。
“你們？”張將軍想了好一陣：“暫時跟著我吧，……老弟，告訴你一個秘密，在自己的部隊裏，我永遠是衝在最前麵的，在我身邊殺鬼子，你有的是機會！”
“是！”杜飛恭敬地敬了個禮，他早看出眼前的將軍和他們將軍的不同之處了：“將軍，您需要多注意安全！”
“小鬼子殺得越多，我就越安全，明白嗎？”
“明白！”杜飛重重點了下頭。
17日淩晨5時，被59軍惹火的鬼子瘋子一般的進行了瘋狂發撲。
“小鬼子不要命，我59軍難道還怕他嗎，，殺鬼子去！”張將軍二話不說，簡單交代一下作戰部署就率領軍部直屬手槍隊出發了。
鬼子如殺紅眼的猛獸，幾乎動用了所有的武器，嗷嗷叫著與我59軍陣地上的勇士展開了肉搏，這些陣地，數日前還是小鬼子構建的，卻一個個被59軍的勇士奪了下來，小鬼子誓雪這奇恥大辱。
“張自忠，誰殺了張自忠誰就是帝國最好的武士！”小鬼子敢死隊的頭目一度攻到一線前沿，張將軍冷然望著他們。
“來吧，我張自忠的頭值錢得很，想殺我還得看你小鬼子夠不夠狠！”張將軍淡然之若，鄙視般地望著所謂的小鬼子的敢死隊。
“殺啊，殺張自忠！”突然一個熟悉的麵容出現在杜飛的眼際，冤家路窄，那人赫然正是曾被杜飛他們俘虜，然後又借機逃脫的鬼子山本，山本號稱日軍“軍神”，其武功自非他人可比，隻是不知怎麼回事，竟然又由南京跑到了第五師團。
“軍座，危險！”杜飛猛然擋在了張將軍的麵前。
“對麵的鬼子很厲害？”張自忠不大相信的鄙夷般望了對方一眼，重重哼了一聲：“怕他作甚，張自忠這條命小鬼子想殺也不是那麼容易的！”
說話間那山本嗷嗷叫著撲了過來，所有的戰士皆在戰場忘我搏殺，數十名鬼子敢死隊如入無人之境直闖過來。
“顧大哥，你帶人對付其他人，山本交給我了！”杜飛也不解釋，一迎頭就朝山本奔了過去。
這一打眾人隨即知道，原來不光山本，所有數十人的鬼子敢死隊都是經過特殊訓練的武術高手，也不知山本如何在短時間內又湊齊這麼多武功高強的小鬼子，抓住張將軍喜歡親臨一線指揮的弱點，前來刺殺他。
“山本，過來受死吧！”杜飛猛喝一聲，雖是戰火震天的現場，山本依然從聲音中辨別出了久違的朋友。
“冷血，你的也在這裏？”山本一陣哆嗦，他突然感覺到了一陣驚慌，原本已呈敗象的第五師團擬靠這不光彩的奮力一擊，擊斃中國59軍指揮官，希望籍此挽回敗象，沒想到不可一世的鬼子山本在這裏竟然又遇上了平生難得一纏的勁敵之一，他甚至覺得，這個年輕人的後勁十足，那是越打越強，似乎比顧正華都還要可怕。
“冷血，你的陰魂不散！”山本牙齒中嘣出幾個字：“還……要……打……嗎？”
“廢話，你過來做客嗎！”
“納命來！”杜飛更不答話，隨奮力迎上。
山本數度敗於杜飛之手，有一次還做了俘虜，這會哪裏還有心思戀戰，他知道有杜飛他們在，所謂的斬殺中國軍隊將領的希望是成泡影了，隻一交手，就跌了一跤，杜飛順勢一腳踏在了他的胸脯，高高舉起了手中長劍。
“慢著！”山本突然渴求似地望著杜飛，杜飛一楞，以為他要求饒，鄙視般停下了空中高舉的劍。
“皇軍……要敗了，帝國鐵軍，擋不住了！”山本突然泣淚橫流，在炮聲震天的戰場黯然哼起了日本歌曲，隨拔出身上短刀，猛地紮進了自己的肚子。
“算你識相！”杜飛用腳踢了踢山本的屍體，朝戰壕處走去，此刻他才發現，數十名鬼子所謂的敢死隊全部被他帶來的劉村抗日大隊隊員絞殺，一個個死狀甚慘。
鬼子第五師團終於喪失了抵抗意誌，開始狼狽撤回，據稱，敗退的鬼子，僅僅屍體就運了一百多車。日後59軍參謀長張克俠在日記中這樣寫：“昔日不可一世所向披靡的皇軍之板垣師團，終於被我59軍打怕了，鐵軍遇到了打鐵漢！”
此役。國軍將士59軍和龐軍團40軍以傷亡萬餘人的代價，造成了日軍精銳第五師團傷亡4000多人的結果，嚴重挫傷了小鬼子的全盤計劃。
17日上午11時許，委員長發來嘉獎令，臨沂大捷的好消息如雪片一樣布滿全國各地大小報紙，祝捷電報也雪片般朝第五戰區飛來，張將軍是民族敗類還是抗日英雄，終於在眾人麵前得到了證實，軍政部為此特發嘉獎令，張自忠將軍開始正式擔任國民政府軍事委員會第59軍軍長，而非以前的暫代一職。
關於這有關榮辱的一仗，日後，張自忠將軍在致某高級將領的信中這樣寫道：臨沂大捷之所以成功，其實多賴了一批壯士，若非他們，我險些成為日軍俘虜，也無法趕赴臨沂作戰，而若非他們自鬼子處繳獲的數十輛坦克裝甲車的襄助，我的前鋒很難在24小時內急行軍190華裏馳援臨沂，在作戰的關鍵時刻，若非他們，當鬼子組織的大批武術高手偷襲我一線陣地指揮部時，我同樣將難逃敵手，臨沂守衛戰之所以獲勝，實不賴我一人之力！