华中派遣军第十三师团，在得到第九师团支援后，强渡淮河，北攻徐州，主力经由宿县，扑向徐州西方的陇海路要地砀山，准备与华北方面军主力在此会师，以达到切断华军西撤通路，另外又派第三师团以及两个支队北上，直*徐州。

之后不久，日军派出陆战队两千人登陆连云港，企图对徐州进行三面包围。为保存有生力量，*总部决定放弃徐州。5月17日五战区主力开始西撤，长官部命令张自忠，刘汝明部队断后，刘汝明在萧县地区，设下伏击，重创了鬼子第九师团。5月19日，十三师团攻入徐州空城，徐州沦陷。