在如此巨大压力下，张自忠表现了非凡的勇气和坚韧的精神。他马不停蹄地奔波于各个阵地，激励官兵，同官兵们一起战斗。他铿锵有力、充满激情的训话和身先士卒、英勇无畏的英雄气概，感染了全体官兵，使他们内心的希望之火和胜利信心始终燃烧着。他们苦苦撑持等待援军。
但是，作为援军主力的三十二军一三九师黄光华部，却玩弄保存实力的故技。（黄光华在1933年长城战役时就玩弄这一手，致使长城要隘冷口失守，使日军突入长城内，令防守喜峰口一带的宋哲元、张自忠不得不在胜利的情况下饮恨撤兵。）
援兵不至，使张自忠五十九军咬牙苦撑，殊死奋战，伤亡惨重。
后来黄光华的劣迹被战区发现，明令将其撤职法办，黄某悔恨已晚。但其为抗日造成之损失实无法弥补。其行为实与汉奸卖国贼无异，故依法惩办也是罪有应得，罪不可逭。
援兵盼不到，却盼来了陈调元率领的中央军事委员会劳军团，这对于士气多少有些鼓舞。
在援兵不到的情况下，张自忠只好再次缩短战线，集中兵力扼守临沂城以西以北韦家屯、曹家、七得、十里铺、王庄、前后道沟、岗头一线。
日军第五师团自对临沂发起进攻以来，苦战经旬，却被装备低劣的中国军队所阻，不能越雷池一步。此时此刻，日本铁军显得如此无用，据当时日本杂志透露，板垣征四郎又羞又恼，几欲自杀。
29日，他再命令坂本支队在援军配合下猛攻前后岗头，企图突破临沂西侧防线。
张自忠督率一八○师拼死反击，寸土不让。他在给李宗仁电报中说：“职一息尚存，决与敌奋战到底。”
在援军迟迟不到的情况下，五十九军又孤军奋战了一整天，顶住了日军的猖狂进攻。
在两次临沂大战中五十九军伤亡达一万余人，尤其是第二次临沂战役，从25日到29日，每天伤亡均在千人以上。
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。而张、庞两军的对手，是号称“铁军”的日军第五师团，战斗力比矶谷师团略强。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。
第六部分：泯恩仇再救庞炳勋鼓余勇再战临沂（3）
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。先后三战，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。”
在津浦线正面，日军第十师团在攻克滕县后，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，日军第十师团濑谷支队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的消息，但却未料及又发生一桩意外。
原来日军第二集团军因第十师团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，已饬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。
日军第五师团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，一面将部分主力改编为游击队，破坏日军交通补给线，短短几天内就击毁日辎重汽车100余辆。
在此期间，第一集团军番号撤销，集团军直属部队分拨张自忠、刘汝明、冯治安、石友三各部。其中五十九军分得姚景川之骑兵第十三旅。至此，原二十九军各师完全被蒋介石拆散。宋哲元失去兵权，专任第一战区副司令长官，这实际是一个空架子。
4月8日，姚景川率骑兵旅（辖两个团）抵达临沂。同日，李仙洲之九十二军第十三师到临沂，归张自忠指挥。
4月13日，张自忠被任命为第二十七军团长，下辖第五十九军和第九十二军。第五十九军军长由张自忠兼任，第九十二军军长系中央军，军长李仙洲，下辖两个师：第十三师，师长吴良琛；第二十一师，师长由李仙洲兼任。该师未到临沂。
张自忠晋升为军团长，深感名位高了，责任也重了。
这时原北平市警察局长陈继淹奉宋哲元之命来到临沂，慰劳张自忠及五十九军官兵。老友相见，悲喜之情难以言表。谈到这个月来官兵的巨大伤亡，张自忠含泪沉痛地对陈继淹说：“多年患难的弟兄们为国牺牲了，这心里的难过，比油煎还狠！长官远道慰劳能不愧！但相信我领导他们走的是光明大道，虽死犹荣！军人报国，此其时也！谨请转禀宋先生，幸释远怀。”这时五十九军军部距敌人仅600米。
第六部分：泯恩仇再救庞炳勋鼓余勇再战临沂（4）
张自忠对陈继淹坦陈胸怀道：“我们受国家多年培养，值此大敌当前，国家民族存亡之际，我们只有三条路可走，第一条是逃，第二是当和尚，第三是死。但是一、二两条路，不是我们走的，那么，只有走第三条路以死报国了！我的心愿如此，你以为怎么样？”
听了这番悲怆的话，陈继淹颇为感动，他诚恳地回答说：“目标选得再好没有，只是当死再死，鸿毛泰山，全在时间与事实的选择。目前责任重大，生死事小。”
老朋友郑重劝勉，张自忠得到不少安慰。
台儿庄方面，汤恩伯、孙连仲、孙桐萱等部于4月3日开始向日军反攻。6日，残敌一万余人向北溃退，我军跟踪追击。7日，台儿庄之敌全部肃清，台儿庄大捷，战役基本结束。
临沂方面，日军却源源增兵，战局仍然十分紧张。
14日，板垣已将第五师团及另外两个团：第四十一、四十二团调到义堂集地区，准备再次发动攻势。
此时的五十九军，连番激战，伤亡很大，减员严重，已残破不全。尤其是三十八师，伤亡大部，几不成军。为了维持战斗力，张自忠将部队进行了编并，三十八师所剩兵力，全部并入一一二旅，由旅长李九思指挥；黄维纲师长带领部分干部到徐州以西黄口增募新兵；一八○师仍维持两旅四团建制，但缺员也多，每团只有800人左右。全军可战之兵力只有七八千人。庞炳勋四十军可用之兵仅2000人左右。两军的分工是，四十军守城，五十九军在城外作战。
16日，日军第四十一、四十二团在第九旅团旅团长国崎登少将的指挥下，向临沂发起猛攻。我军以久战残破之师对新锐强悍之敌，战斗极为艰苦。18日，临沂城西北角被日军炮火轰塌数处，日步兵乘机在坦克掩护下，突入缺口，攻进城内，情况紧急万分。张、庞两军拼死反击，才将日军击退。但日军凭借其强大火力，连续攻击，临沂城岌岌可危。
19日上午，张自忠电报报告李宗仁战况：
当面之敌，自愿（14日）晨以来，猛烈犯我，着着进逼，迄未停止。啸（18日）晚继续彻夜激战，在敌炮火猛烈轰击下，我阵地全毁，房屋均着火，炮弹已渐达城垣，我官兵于枪林弹�