临沂大捷，保证了台儿庄大捷，而战斗之残酷、之激烈，还超过了台儿庄战役。
临沂战役，张、庞两军歼敌9000余人，战绩并不比台儿庄战役逊色。面张、庞两军的对手，是号称“铁军”的日军第五师，战斗力比矶谷略强。张、庞两军兵力合计不过四万，我与敌兵力比，小于台儿庄方面。经过20多天激战，张、庞两军基本被打垮，没有一个团保持完整，而台儿庄方面，不说保存实力的汤恩伯部，即使打得最艰苦的孙连仲部，也尚有独立四十四旅没有投入战斗。
1947年1月中国文化供应社出版发行的《中国当代名人逸事》一书中，《张自忠血战殉国》一文是这样记述“临沂战役”的：“徐州大会战前，张将军守临沂一线；其时总部忽截获敌方文件，有谓：‘中路系勇敢善战之汤恩伯，宜全力应付，左翼为不堪一击之张自忠，右翼为老弱无能之庞炳勋，均可各个击破，务必完全消灭，然后对中路包抄。’当军事会议时，当局以示张氏，张大怒，与庞炳勋密商道：‘我们死固不妨，但须为西北军一雪老弱无能与不堪一击之耻，老兄能同死吗？’庞氏也击案道：‘不努力杀者非人！’并请张氏同具衣棺，以示必死。张答：‘丈夫杀敌，胜则前进，死则战骨当速朽，何用衣棺？’说完与庞握手言别，上马直驰防地，召集所部，当众宣布：‘今日出战，为中国复仇，为本军雪耻，自张某以下，有不死者，吾当为厉鬼砍杀之！’随即下令前进，自率精锐两团，均赤臂佩大刀两把，各携手榴弹，趁夜直扑敌军板垣师团阵地。板垣在日军中，也素以勇悍善战有声于时，竟被突破机枪阵地，毙敌无算。所部健儿及张氏本人，为敌血所溅，眉发皆胶成一片，敌军前线两个联队死伤殆尽。沂河两岸，伏尸数里，河水皆赤，张氏布置新阵地既竣，复召集部属训话道：‘此役小胜，尚不足立威，此后更当努力，将敌人逐出沂河流域。’第二日敌部复以全力来犯，张氏利用地形，避开正面的坦克车与马队，从侧面攻击，敌仍败退。先后3战，却敌数十里，歼敌万余人，并将临沂县城克复，揭开台儿庄大捷的序幕。庞炳勋亦经将军的鼓励，连战皆捷，而为抗战史上光荣之一页，因之当局对张自忠将军益为器重。”
六十
在津浦线正面，日军第十师在攻克滕县后，接着又攻陷了枣庄、峄县、韩庄，此后其主力东移，沿枣台支线进攻台儿庄。
3月23日，日军第十师濑谷支队1000余人，由峄县出动，向台儿庄发动进攻，驻守在这里的孙连仲部奋起抵抗，台儿庄战役正式打响。
孙连仲所率的第二集团军，共辖两军三师共七个旅，总兵力2．5万人。这支部队与五十九军同源西北军，以善守著称。
台儿庄战役中，孙连仲与张自忠这两支兄弟部队一东一西，遥相呼应，打出了西北军的威风。
27日，濑谷支队第六十三团攻入台儿庄北门城廓，情况紧急。守城的三十一师在师长池峰城指挥下，对突入之敌实施围攻。二十七师师长黄樵松则率部攻击台儿庄以北的敌人，战斗打得也很艰苦。同一天，蒋介石致电台儿庄前线将士：“台儿庄屏障徐、海，关系第二期作战至巨，故以第二集团军全力保守，即有一兵一卒，亦须本牺牲精神，努力死拼，如果失守，不特全体官兵应加重惩，即李长官、白副参谋总长亦有处分。”
3月30 日，濑谷支队由于六十三团在台儿庄被中国军队南北夹击，陷于苦战，又命令所属第十四团加入战斗，并亲率幕僚赴前线督战，
中国军队则以汤恩伯第二十九军团之第五十二军，由军长关麟征指挥对日军侧背发起进攻。31日，台儿庄的日军已被第二集团军及五十二军全部包围。
临沂方面，奉命增援张、庞两军的东北军第五十七军一一一师三三三旅，由旅长王肇治率领，于30日抵达，汤恩伯的骑兵团也于是日午后抵达古城以西的胡子峪。
张自忠闻报即与庞炳勋共同指挥部队向日军发动全线攻击。正面日军纷纷向北退却，我军分路追击，又歼敌一部。
这天军令部致电李宗仁：“张（自忠）军坚韧抗战，毙敌累累，希转谕慰勉。”
同一天，军事委员会以张自忠在临沂战役建立奇功，特颁令撤销对他的“撤职查办”处分。
这是两个令全军兴奋消息，但却未料及又发生一椿意外。
原来日军第二集团军因第十师濑谷支队被优势的中国军队包围于台儿庄，有全军覆灭之危，便急令在临沂的坂本支队停止攻击，以主力火速驰援台儿庄。坂本便率主力悄悄转移。张自忠、庞炳勋也许因久战疲惫对此却无所觉。后来受到蒋介石严厉训斥。李宗仁在蒋介石面前给张自忠开脱：“张自忠两次保全临沂，牺牲颇大，疲惫之余，未能扼敌西进，诚为美中不足，已饰其努力破坏敌之交通，截断敌之补给矣。”
由于坂本支队主力西进，战区总部认为临沂战局缓解。30日将王肇治旅及汤部骑兵团撤回。徐祖诒也于4月3日返徐州。
实际上坂本支队西进后，临沂方面敌情仍很严重。
日军第五师由莒县不断向临沂增兵。张自忠一面指挥部队正面阻击日军，一面将部份主力改编为游击队，破坏、狙击日军交通补给线、短短几天内就击毁日辎重汽车100余辆。
