斷了津浦路北段日軍的左臂，粉碎了日軍會攻臺兒莊的計劃，為臺兒莊會戰圍殲孤軍深入臺兒莊的磯谷師團創造了條件。
坂垣敗績累累，磯谷仍然武士道精神十足，不顧一切，日益向南推進。磯谷比坂垣更兇，李宗仁急調自鄭州來的鄧錫侯第二十二集團軍的第四十一軍孫震趕往滕縣，拒敵南下；孫部剛在滕縣部置就緒，3月15日，磯谷師團就發動攻擊。日軍以數十架飛機、30餘門大炮狂轟濫炸，守軍師長王銘章督戰死守。李宗仁見滕縣危險，又急令新撥歸第五戰區指揮的第二十軍團司令湯恩伯派部馳援。湯的主力八十一軍王仲廉部因行程過遠，未能及時趕到，3月17日晚，日軍配合炮火攻陷滕縣，20日攻佔郅縣，並沿臺棗支線向臺兒莊陣地突進。對磯谷軍事行動的後果，李宗仁有著充分的估計：此次臺兒莊一失，不但前功盡棄，士氣、民氣受到巨大的挫傷，國內恐日病大漲，而且給日後的戰略轉移帶來難以想象的損失。為了確保臺兒莊，他制訂了相應的作戰計劃。李考慮到孫連仲的第二集團軍最善防守，即令孫派3個師，沿運河佈防，扼守臺兒莊正面陣地，李判斷磯谷前次戰役佔了上風，驕狂不可一世，一定不待蚌埠方面援軍北進，便會直撲臺兒莊，以期一舉而下徐州，奪取打通津浦路的首功。因此，李便決定設圈套，請其入甕。於是，他命令湯恩伯第二十軍團的2個師讓開津浦路正面，誘敵深入，