一直到傍晚，鬼子都沒有再發動進攻。
晚上的時候，戴存祥在團部見到了從荷澤匆匆趕來的賴文力，鐵牛被關了整整十多天的禁閉，即使是如此大戰，孫玉民也沒有把他放出來。
賴文力到來的同時帶來了師部的命令，趁天黑交替撤退，放棄鄒城。
戴存祥怕這個鐵牛死性不改，亂傳命令，特意偷偷地發電文詢問師部，得到了肯定的答復后，才把命令下發到各營。
夜幕中的鄒城格外的寂靜，明亮的火把和燃在鐵鍋里的篝火將整個城墻照得通亮，城外不遠處鬼子指揮部門口，一個掛著大佐軍銜從望遠鏡中看著紅光漫天的城池，感嘆道：“難怪福榮君會命喪濟寧，難怪十師團會折戟沉沙，這支支那部隊果然和別的部隊不同，戰斗力太頑強了。我十四師團的部隊還從來沒有碰到這么厲害的對手。”
…………
臺兒莊戰役的大敗，使日本內閣震動，天皇裕仁責問華北方面軍司令寺內壽一大將和華中方面軍松井石根大將，限令二人不得在沒有內閣命令前，再次發動大規模戰爭。
可吃了大虧的兩個大鬼子哪會善罷甘休，商議過后，便各自出動大量部隊，南北并進，更大規模的向徐州進逼。
日軍改以部分兵力在正面牽制國軍，主力向西迂回，企圖從側后包圍徐州，殲滅第五戰區主力。日軍第10、第5師分別從山東嶧城和臨沂西北的義堂地區南進，對守軍第2集團軍和第20、第3軍團及第27軍團第59軍實施牽制性進攻。守軍頑強抗擊，至月底，將日軍阻止在韓莊、邳縣和郯城一線。日軍開始從南北兩個方面向徐州西側迂回包圍。在南面，第9、第13師從蚌埠地區分別沿北淝河、渦河西岸北進，至13日，陷蒙城、永城后，向江蘇蕭縣、碭山進攻；第3師團由蚌埠進入大營集地區，向宿縣進攻。在北面，第16師團由山東濟寧渡運河，至14日，連陷鄆城、單縣、金鄉、魚臺后，向江蘇豐縣、碭山推進；第14師團從河南濮陽南渡黃河，陷山東菏澤、曹縣后，直插河南蘭封；同時，第10師將韓莊、臺兒莊地區的作戰交由第114師接替后，在夏鎮附近渡過微山湖，向沛縣進攻。5月中旬，前方越來越慘烈的戰報不斷傳到武昌gmd軍委會老蔣的案前，徐州突然面臨的嚴重危機，使他那因臺兒莊的勝利沖得有點暈乎乎的大腦一下冷靜下來。老蔣突然意識到：日軍的意圖是要圍殲徐州中國軍隊主力。蔣介石立即叫來何應欽、白崇禧、陳誠、封裔忠等人一塊研究策劃。日軍的企圖已經暴露，再死守徐州已不現實，何應欽等人亦主張趕緊突圍，決定放棄徐州。老蔣口授給李宗仁的電令令其部力避決戰，撤離徐州，火速突圍。
16日，第五戰區命令各部隊分別向豫、皖邊界山區突圍。中國軍隊且戰且退，陣形不亂，按部就班地向西、向南撤退。日軍阻一處，中國軍隊沖一處，無所不破，大軍向河南南部及湖北北部集結，各路都相繼沖出重圍。為避免與優勢之敵作消耗戰，當各路敵軍向徐州步步合圍時，李宗仁令所部各路守軍，作稍事抵抗后，即相機撤向山區、湖沼地區，進行“化整為零”的游擊戰，與敵人糾纏了月余。李宗仁與長官部官兵一應人員700余人，乘夜色經宿縣、蒙城，越過敵之包圍圈移駐潢川。留守徐州城的劉汝明部在蕭縣一帶伏擊日軍第9師團，對日軍造成重大傷亡。日軍見中國軍隊大部已走，企圖于徐州城圍殲劉汝明部。劉汝明部佯作死守狀，及見各路大軍撤盡，根據蔣介石的命令，放棄徐州城，巧妙地跳出日軍數十萬大軍的重圍，安全轉移。敵軍不但沒有擊潰劉汝明部，甚至連一個上尉也沒有捉到。日軍的華中派遣軍的13師團一路殺來，發現李宗仁唱了一出空城計，又令一心想爭功的華北方面軍大感挫折，日軍傷亡了萬余人的代價，得到了一座空城。
這場耗時幾個月的會戰，終因中國軍隊的主動撤退而降下了帷幕，傷亡慘重、內憂外患的孫玉民部二十師五月初奉命撤退到了許昌，進行了新一輪的整訓。</p>