台儿庄之战获大捷，全国振奋。日本军史对台儿庄守军“奋勇死战的气概”也表示敬佩：“全部守军凭借散兵壕顽强抵抗，直至最后。敌（注：指中国军队）在狭窄的散兵壕内，尸体相枕力战而死的情景，虽为敌人，亦须为之感叹。曾令翻译劝其投降，绝无应者。尸山血河，并非日军所特有。”
（六）徐州附近作战
临沂、台儿庄战役后，日本大本营决心以华北方面军一部和华中派遣军一部互相配合，从南北两面夹攻，进行“徐州作战”，妄图聚歼徐州附近的大批中国军队。
日军从台儿庄撤退后，占据峄县附近高地，凭坚固守，中国军队屡行反攻，难以取得进展。4月中旬，日军又在临沂方面发起进攻。板垣师团国崎支队猛攻临沂城，从16日至19日，守军与之激战。19日，临沂失守。24日，日军进占郯城、马头镇。这时中国方面也调集部队向徐州增援。4月20日，樊崧甫军和卢汉军到达徐州战场。日军攻占临沂后继续前进时，遭到汤恩伯军团关麟徵军和樊崧甫军的阻击。中日两军在鲁南对峙。
5月初，日军分向淮北和鲁西进攻。津浦路南段日军渡淮河北进，主力沿涡河进攻，9日陷蒙城。第173师副师长周元与2000官兵在蒙城与日军拼死激战，周元与大部分官兵牺牲。12日，日军陷永城，直趋归德（今商丘），同时，日军由蚌埠进犯宿县，进逼徐州。