第一旅团为基干，其进攻路线是济宁、邹县、滕县；东路军是第五师团坂本支队，该军由第十一联队（缺一个大队）、第二十一联队、第四十二联队的一个大队和野炮兵第五联队组成，其进攻路线是青岛、潍县、高密、诸城、莒县、临沂。
****为阻止日军第十师团南下，决定转守为攻收复济宁。2月12日夜，韩复榘旧部第3集团军之第55军向济宁发起进攻。该军第66旅攀爬城墙进行强攻失败，伤亡甚重。后来该旅轰塌一段城墙，9个连的士兵突入城内与日军展开巷战，血战一日一夜，至14日拂晓，突入城内的勇士全部牺牲。20日，第十师团发动反击，激战5日后终于突破****的运河防线，占领嘉祥。****收复济宁的计划遂破产。
3月8日，日军第二军命令第十师团南进占领滕县，濑谷支队欣然领命。守卫滕县的是****第22集团军，川军，总司令为邓锡侯。该集团军辖第41、第45军两个军，共4个师，人数虽众，但是武器极差，所用枪械半数为土造。该集团军增援第五战区后李宗仁为其补充了500支新枪，然而这区区500支枪对于一个集团军来说只是杯水车薪。
14日拂晓，濑谷支队在飞机、战车的掩护下向第41军阵地发起猛攻。第41军以粗劣简陋的武器与日军血战四天三夜，17日下午，城破，第122师师长王铭章牺牲，全师殉国。此战是川军历史上最为惨烈的一战，虽败犹荣。濑谷支队占领滕县以后稍作休整即大举南下，直扑台儿庄。
台儿庄，位于徐州东北60公里。从台儿庄向西北80公里是滕县，向东北80公里是临沂，而就在此时，第五师团正在进攻临沂。临沂一旦被攻陷，坂本支队将与濑谷支队会师台儿庄，届时徐州难保。
第五师团坂本支队从青岛出发，先后占领高密、诸城、莒县，于2月27日到达临沂东北的汤头镇。守卫临沂的是****第3军团，西北军，军团长庞炳勋。该部虽号称军团，但是只有5个团，连一个军都算不上。
坂本支队从3月9日开始向第3军团的阵地发起进攻，第3军团虽拼命抵抗，然而毕竟武器简陋，势单力薄，所以阵地连连失守，渐渐不支。至14日，第3军团被坂本支队困在临沂城内，危在旦夕。