(4)军团辨别：
中国统帅部得光临城、枣庄一带的日军均已调至峄县以南声援的谍报，即令第3个人军前敌总司令曹福林“速向临、枣推动，限4月5日达到”，诡计堵截日军的前后联络、合围台儿庄四周日军于峄县以南地区；同时派飞机27架，分两批轰炸了濑谷支队和坂本支队。第20军团将第13师控置于鲁坊、南桥地区，以制止临沂方面的日军声援。
第五战区司令长官李宗仁得知日军北逃的环境后，于13时下达了追击号令：“(1)台儿庄四周经我孙、汤两军击溃之敌，现向峄县方向逃窜中。(2)汤军以一部清除疆场，以主力由台、枣歧路(不含)以东，沿夏庄、马山、九山、潭山以南地区向峄县追击进步。(3)孙军批示张轸师(第110师)由台、枣歧路(含)向峄县追击进步。(4)曹福林(堵击兵团)应于峄县以北地区截击仇敌，勿使窜逸。(5)敌如退据峄县城，孙、汤两军各以一部占据峄县东、西方高地，主力协同击灭城内奸之野战军后，围攻峄县城。(6)敌如以峄县城为后卫阵地，孙、汤两军各以一部监督之，主力尾敌穷追。(7)孙震军(第22个人军)应由新闸子渡运河，追击韩庄方面之敌。(8)李仙洲师应持续经向城向东，扫荡临沂以西之残敌，向临沂进步。达到后归张军长自忠批示。(9)予在宝穴。”各部接令后，开端按号令追击。
当津浦路北段日军开端由邹县南进时，军事委员会除将汤恩伯第20军团转移于第五战区外，3月14日又将军事委员会直接把握的孙连仲第2个人军转隶第五战区。李宗仁在临城失守时决计集合兵力将向津浦路南进的日军围歼于临城以南地区。3月19日制定了作战号令，21日报请蒋介石考核。其关于津浦路正面作战的首要内容为：“(1)临城、峄县、韩庄间之敌约步兵三联队、马队1联队、炮兵1联队、坦克车五六十辆，自14日以来，在界河、滕县、南沙河及临、枣各地与我邓个人(指第22个人)及王军(指王仲廉第85军)苦战，现分部南进，已达韩庄及峄县四周，其主力似尚在临城。(2)战区以光复鲁中泛博地区为目标，以一部在运河之线取守势防备态势，以主力由峄县东南及东北山地，侧击南下之敌，聚歼于临枣支线与韩庄运河间地区。(3)各军队之摆设及任务如左：甲、汤军团新配属31师(欠110师)，应集合主力于峄县东侧及枣庄西北方焦山头四周一带山地，于3月20日(后改成24日)拂晓全线开端进犯，务先击破峄、枣之敌，向临城、沙沟两地四周侧击，压迫敌于微山湖东岸而毁灭之。其一部集结于台儿庄北方地区，筹办对峄县及其西北地区合力于主力作战。乙、孙个人军新配属110师(欠31团)，应以一部在侯新闸以西运河南岸防备，待机渡河北进，主力控置于贾汪四周及荆山、茅村镇间”。蒋介石于当日21时复电，原则批准，但对其摆设作了修改，唆使：“(1)汤军团收支运河后，以约两师对峄县方面佯攻，以三师由峄县以东梯次迂回求滕县以南亘峄县间敌之侧背进犯之。(2)张轸师(指第110师)及独44旅归孙仿鲁(孙连仲)批示，守备运河。(3)孙仿鲁部两师集结徐州待机。(4)张自忠军(略)。(5)孙、曹(指孙桐萱、曹福林之第3个人军)反击军队，除以主力向邹县、两下店间地区挺进外，另以两团由汶上方面向肥城、大汶口挺进游击，限宥日(26日)达到，准予赏格。万一敌有声援队由济宁反击时，除守势军队极力禁止外，其反击军队仍须在铁线路上游击，不得撤回运河西岸。”