接连几天，中日双方在临沂苦战。天上双方的空军追逐厮杀，地下每一寸土地反复争夺，阵地来回易手，打得都很艰苦。
李义得知日军使用毒气弹，也不客气了，马上空运了一批福建产的芥子气炸弹到了徐州，当天就给集结的鬼子尝了个先。这下好了，中日双方纷纷指责对方使用化学武器，违背了国际法。不过，中日双方提供的物证弹壳上却全部都是日文说明。小样，老子早就防着你这一手了，所有违法武器全部日文标注，哥玩得就是栽赃，不服气啊！下次，你他妈要敢用，老子还一样报复使用，还要使用毒性更强的。
如此，临沂城头的青天白日旗又飘扬了三天。自负的第5师团师团长坂垣征四郎中将打出了火气。小小一个临沂居然如此顽强，皇军连济南府都轻易夺取，还能在临沂翻了船？一定要拿下来！他不顾战局的变化，给步兵第21旅团旅团长坂本顺少将下了死命令，集中整个旅团狂攻临沂，限三日内攻下，否则自己剖腹去吧！
其实中方援军早在三天前就可以投入战斗，但李义指示杨大龙让庞炳勋多消耗日军几日。要知道此时的日军飞机、大炮、坦克优势已经是大打折扣，而第40军可不是原本历史上的那支部队，不仅部队扩张了一多倍达到了28000余人，而且武器质量要好上数倍。再加上在保安军的建议下，防御工事修得扎实，依托临沂古城守上十天半月是无忧的。
话虽如此，可躲在临沂城里挨炮击的滋味也不好受。一天三遍的向杨大龙发电报，要求增援。
此时，同位西北军出身的第五十九军张自忠部已经绕道到达临沂北郊的沂河西岸，和城内的庞炳勋联络上了。按照计划，张自忠没有进城接防，他率部直扑汤头镇，目标直指日军坂本旅团部所在。59军骑兵旅也游荡在到莒县的公路上，不断截击日军运输车辆。保安军第一军三个师也快速推进，从临沂南面渡过沂河后，快速向进攻临沂当面之敌侧击而去。
保安军的攻势可不是盖得：整团整营的士兵伴随着攻坚的坦克、装甲车、自行火炮隆隆开进，行进攻击一气呵成。天空大批的飞机助战，地面面对没有工事的野战日军，那简直就是扫荡屠杀。
城头的庞炳勋也是打老了仗的，马上命令城里的第四十军三十九师亦从正面向日军开始反攻，早憋了一肚子气的西北汉子们抱着机关枪、挥舞这大刀冲出城门，尾追着撤离的日军穷打猛追。
日军向着汤头镇撤退。而此时汤头镇也打成了一锅粥。张自忠率领59军正在攻打坂本旅团部，将仅有两个大队护卫的坂本包围在镇中心的十几个大院里。接保安军第一军通报从南面来了撤退的日军，他马上命令留下第180师由副军长李文田指挥继续围攻坂本，自己率领老底子部队38师潜出镇外伏击撤回来的日军。
打仗打得就是当机立断，这是判断一个将领优秀与否的必要标准。短短的二十多分钟，张自忠就在汤头镇南埋下了伏兵。刚喝口水喘息了一会，狼狈逃窜的两三千日军就连滚带爬的出现了。没什么好犹豫的，喊一声“打”38师枪炮齐鸣，将惊魂未定的鬼子打掉了一半。丢出两颗手榴弹后，张自忠呐喊着亲自带队冲锋肉搏。
日军简直是要昏掉了。后面追兵立马就到，不成想在此遇到伏击，除了搏命死战怕死再也见不到日本妈妈了！于是，鬼子兵也爆发了决死的风格，退去子弹，挺枪上阵，和西北军大刀拼在一起。不过，勇武是没有用的，对上西北军的大砍刀，小鬼子撑不了几分钟就全军覆没。
紧跟着，保安军就涌了过来了。顾不上寒暄，秦二愣就向张自忠了解战况。正说着，就见59军骑兵第13旅姚景川旅长派人报信来了，骑兵旅正在逐步阻击莒县方向开来的日军，估计有一个联队的兵力，伴随坦克、装甲车三四十辆。
秦二愣一听，马上就抢了过来，保安军三个师从汤头镇边穿过，迎着这股日军前进，打他一个伏击。汤头镇留给59军。
张自忠知道人家这是抢着干苦活，将击毙少将的功劳留给自己哩。所以他略一思索，马上就决定，180师继续围攻汤头，但不要急于歼灭坂本。自己率领38师一道迎接鬼子的援兵。
也来不及争论了，保安军三个师呼啦啦掠过汤头镇，赶赴汀水、石莲子镇附近组织包围圈。动作都很是着急，不过好在保安军机动性强，骑兵旅也拼死阻击迟缓日军援兵的速度，总算是将就着完成了包围。
就在放过了骑兵旅的阻击部队之后，保安军就看到了急匆匆追击而来的日军部队。这伙日军真是心急火燎了。师团长下达了死命令，必须要救出被支那军包围在汤头的坂本旅团长。据说坂本旅团长连诀别电都发了，所以他们不顾被骑兵旅的连续阻击，一路快速攻击前进。不过，很快他们就在汀水镇遇到了阻击，几次突击都被打退，日军只得停下脚步拉开阵势，联络安慰了坂本少将后，开始布设火炮阵地了。
不过，日军停下来，对面的保安军可开始动了。三个方向逐步收拢包围，自行火炮不断轰击日军的阵地。令鬼子们没有想到的是，支那军居然就这么发动了总攻击，几十辆坦克、装甲车掩护着大量的迷彩服士兵突击了过来。不比不知道，日军随行的那几十辆坦克在人家面前还真是不够看。块头小、速度慢不说，就是火力也弱了几分。更不要说那灵巧的火箭筒了，简直就是坦克杀手！
日军的抵抗坚持了不到半个小时，就被三面的打击打垮了。无数的自动武器喷射着无情的火焰，将一个个绝望的日军士兵送上了魂归东瀛的黄泉路。
看着如此以钢铁对钢铁、火力对火力的对攻，张自忠惊讶的张大了嘴巴。横碾横扫，根本就没肉搏、大刀片什么事！咱啥时候有这么强的部队了啊？不过，更让他觉得不可思议的是，保安军从来就没有想过抓什么俘虏。不管有没有武器，一概射杀了账！
变态，真是变态！算了，也没有我们什么事了，我还是回汤头收拾坂本去吧！
临沂一战，统计消灭日军第5师团步兵第21旅团旅团长坂本顺少将以下11000余人。其中保安军消灭5000多，59军杀敌4000千多，40军战绩将近2000人。另外59军活捉俘虏100多鬼子，40军也俘虏了十多个。
日军第五师团死伤过半，临沂方向的危机暂时解决。
