会议室内，田达指着地图分析：“南线日军经淮河一战，已元气大伤，无力北上，留少量兵力即可守住防线。我们的重点是北线 —— 临沂若失，日军可迂回台儿庄侧翼；滕县若破，日军可沿津浦路直插台儿庄。我决定，81 军主力约 2 万人北调，仅留 127 师师长陈贵临率领 3 个团 5000 余人驻守淮河防线，确保南线稳固。”
随后，田达宣布具体部署：“由我亲自率领 81 军主力，包括军直属重炮旅、126 师全部及 127 师 2 个团，兵分两路北上 —— 一路由我与参谋次长席代宇率领重炮旅、127 师 2 个团，支援临沂战场，协同张自忠第 59 军夹击日军第 5 师团；另一路由 126 师师长刘庄儒率领 126 师 3 个团，驰援滕县，协助川军第 22 集团军坚守滕县，并在滕县以西构建第二道防线。”
部署完毕，各部队立即行动。
清晨，81 军主力分乘火车与汽车，沿津浦路快速北上。
军直属重炮旅的 36 门 105 榴弹炮与 12 门 150 榴弹炮，被小心翼翼地装上平板火车，100 辆酉阳牌汽车紧随其后，车身上 “抗日救国” 的标语在寒风中格外醒目。
士兵们背着沅式步枪，腰间别着弹药袋，眼神坚定 —— 他们刚在淮河战场击败日军，如今又要奔赴北线，用热血与生命守护新的防线。
很快，田达率领 81 军主力抵达临沂以东的莒县。
此时，庞炳勋第 3 军团已在临沂城南与日军第 5 师团鏖战多日，日军凭借坦克与重炮的优势，突破了第 3 军团的多处阵地，庞炳勋多次组织反击，却都因火力不足而失败，部队伤亡惨重，已退至临沂城垣坚守。
田达刚抵达莒县，庞炳勋便亲自前来求援。这位年近六十的老将，脸上布满风霜，眼中满是疲惫，一见到田达便急切地说：“田军长，日军第 5 师团太凶残了，我的部队快顶不住了！城垣多处被炸毁，士兵们连像样的武器都没有，再不来援军，临沂就真的守不住了！”
田达握着庞炳勋的手，坚定地说：“庞司令放心，81 军已到，我们一定能守住临沂！张自忠将军的第 59 军也已在临沂以西集结，计划明日发起进攻，我们两路夹击，定能重创日军！”
随后，田达与庞炳勋召开作战会议，制定夹击日军的计划：张自忠第 59 军从临沂以西发起正面进攻，牵制日军主力；81 军则从临沂以东、以北两面包抄，利用重炮旅的火力优势，摧毁日军炮兵阵地与弹药库，同时派骑兵团破坏日军通讯线路，切断日军退路。
清晨，进攻正式开始。张自忠第 59 军率先从临沂以西发起冲锋，士兵们高呼着 “杀鬼子” 的口号，向日军阵地冲去。
日军第 5 师团师团长坂垣征四郎见状，立即调派主力部队抵御，临沂以西的战斗瞬间进入白热化。
与此同时，田达下令 81 军重炮旅开火。旅长万式琼亲自指挥，36 门 105 榴弹炮与 12 门 150 榴弹炮对准日军的炮兵阵地与集结区域，瞬间发出震天动地的轰鸣。
105 榴弹炮的炮弹精准地落在日军炮兵阵地，一门门日军火炮被炸毁，炮兵们四处逃窜；150 榴弹炮的炮弹则在日军集结区域炸开，巨大的冲击波将日军士兵掀飞，血肉横飞。
日军第 5 师团的炮兵阵地被摧毁后，田达下令 127 师 2 个团从临沂以东、以北发起进攻。士兵们在沅式轻机枪与花机关冲锋枪的掩护下，向日军阵地冲锋。
基层士官们手持沅式轻机枪与花机关冲锋枪冲在最前面，遇到负隅顽抗的日军，便扣动扳机，毫不留情。普通士兵们则用沅式步枪射击，这种仿制德国毛瑟g98的步枪，射程远、精度高，在 1000 米的距离内，能准确击中日军士兵，有效压制了日军的反击。
战斗进行到上午 10 时，田达下令 126 师骑兵团（临时编入主力部队）约 1000 余人，绕至日军后方，破坏其弹药库与通讯线路。
骑兵团士兵们骑着战马，手持马刀与沅式轻机枪，快速穿插至日军弹药库附近。日军的弹药库仅有少量兵力守卫，骑兵团士兵们发起冲锋，马刀挥舞，很快便击溃了守卫的日军，随后点燃炸药包，将弹药库炸毁。
巨大的爆炸声响起，日军的弹药供应彻底中断。同时，骑兵团还切断了日军的通讯线路，让日军各部队之间失去联系，陷入混乱。
坂垣征四郎得知弹药库被炸毁、通讯中断，顿时慌了手脚，他意识到若继续恋战，部队必将被全歼，于是下令部队撤退。
田达与张自忠见状，立即下令追击。81 军的酉阳牌汽车派上了用场，士兵们乘坐汽车，快速追击日军，重炮旅则在后面继续轰击，给日军造成大量伤亡。
至傍晚，临沂战事暂时结束。81 军与第 59 军协同作战，共歼灭日军第 5 师团 1 个联队约 3000 余人，炸毁日军坦克 8 辆、火炮 20 余门，缴获大量武器弹药。
庞炳勋第 3 军团的士兵们看到日军撤退，激动得欢呼雀跃，他们围着 81 军的士兵，不停地道谢：“多亏了你们，临沂才守住了！”
田达站在临沂城墙上，望着远处逃窜的日军，对身边的席代宇说：“临沂守住了，日军迂回台儿庄的计划彻底破产，台儿庄的侧翼安全了！”
席代宇点点头：“接下来，我们还要支援滕县，确保北线防线万无一失！”
就在 81 军主力驰援临沂的同时，126 师师长刘庄儒率领 126 师 3 个团约 4000 余人，已抵达滕县以南不足20公里。
此时，川军第 22 集团军在滕县与日军第 10 师团已血战多日。
川军缺少火炮，不多的轻重机枪、迫击炮，还是之前在武汉时周青云让人送的；面对日军第 10 师团的机械化部队，伤亡极为惨重，原本 3 万人的部队，此时已不足万人，滕县县城的城垣多处被日军炮火炸毁，形势危急。
刘庄儒刚抵达藤县南部不远，便接到川军第 22 集团军总司令邓锡侯的紧急电报：“日军第 10 师团主力已抵达滕县城下，正准备发起总攻，请求 126 师即刻驰援滕县城区，加固城防！” 刘庄儒不敢耽搁，立即率领部队向滕县城区进发。
上午11点左右，126 师抵达滕县城区。
刘庄儒见到邓锡侯时，这位川军老将正站在城墙上，望着远处的日军阵地，眉头紧锁。
邓锡侯看到刘庄儒，激动地说：“刘师长，你们可算来了！日军的炮火太猛了，城垣快顶不住了！”
刘庄儒立即下令部队展开行动：一部分士兵协助川军加固城防，用沙袋填补城垣的缺口，在城墙内侧构筑掩体；另一部分士兵则部署在城墙上，利用 81 军的精良装备，加强防御火力。
126 师的士兵们将沅式重机枪（仿造德国 g08式水冷马克沁重机枪）架在城墙上，这种重机枪射速快、火力持久，能有效压制日军的步兵冲锋；同时，还在城墙两侧部署了 37 战防炮，用于抵御日军的坦克。
午后，日军第 10 师团发起总攻。
日军的 150 榴弹炮密集轰击滕县城区，城垣再次被炸毁多处，碎石与泥土飞溅。
随后，日军的坦克在前面开路，步兵跟在后面，向滕县城区冲锋。刘庄儒站在城墙上，沉着指挥：“战防炮准备，瞄准日军坦克！重机枪开火，压制日军步兵！”
37 战防炮的炮手们早已瞄准目标，听到命令后，立即扣动扳机。炮弹呼啸着飞向日军坦克，精准地击中坦克的侧面装甲，一辆日军坦克瞬间被炸毁，燃起熊熊大火。
随后，其他战防炮也纷纷开火，又有 3 辆日军坦克被炸毁。
日军的坦克进攻受阻，步兵失去掩护，暴露在 81 军的重机枪火力下。沅式水冷重机枪发出 “哒哒哒” 的声响，子弹如雨点般射向日军步兵，日军纷纷倒地，进攻被击退。
接下来的几天，日军多次发起进攻，却都被 126 师与川军联手击退。
126 师的精良装备在战斗中发挥了重要作用：沅式轻机枪在巷战中灵活机动，能有效压制日军的小股部队；60 迫击炮与 82 迫击炮则能对日军的冲锋队形进行覆盖射击；普通士兵的沅式步枪精准度高，能在远距离击杀日军士兵。
川军士兵们看到 81 军的装备如此精良，士气大振，他们，与 81 军的士兵们并肩作战，奋勇杀敌。
不久后，刘庄儒接到田达的命令：为防止滕县守军因伤亡过大而被迫撤退，81 军剩余主力 6 个团约 9000 人，已抵达滕县以西的临城、枣庄一线，构建第二道防线。刘庄儒立即调整部署：留下 1 个团协助川军坚守滕县城区，自己则率领另外 2 个团，前往临城、枣庄，与主力汇合，共同加固第二道防线。
临城、枣庄一线地形复杂，多山地与丘陵，适合构筑防御工事。刘庄儒与 81 军主力部队汇合后，立即组织士兵们挖掘战壕、修建碉堡、布置铁丝网与鹿砦。
士兵们冒着寒风，日夜劳作，短短 3 天时间，便在临城、枣庄一线构筑起了一道坚固的防御工事。
工事内，重炮旅的 105 榴弹炮与 150 榴弹炮已部署完毕，瞄准日军可能进攻的方向；37 战防炮与沅式 20 机关炮则部署在山地制高点，形成交叉火力；步兵们则在战壕内待命，随时准备抵御日军的进攻。