徐州居於津浦隴海兩路交會之要點，於戰略之運用關係甚大，為敵我必爭之地。敵人自從攫取淞滬，攻陷南京後，圖打通津浦全線，及隴海線東段，必先攻取徐州方能達此目的，故而形成徐州大會戰。
一、敵我兵力之分析：
敵人每一師團轄二旅團，每旅團轄二聯隊，戰鬥兵約一萬三千人，非戰鬥兵約六七千人。每一師團配有炮兵一團，每團有三營，每營有三連，每連計有炮四門，其他直屬炮兵部隊尚不計算在內。敵人用在徐州會戰之兵力共有八個半師團，約二十萬人，每師約以三十六門炮計，共有二百門以上之炮，此外尚有飛機、戰車，直屬炮兵。
我軍參加徐州會戰之兵力雖有六十個師，然而戰鬥單位（連）之火力遠不如敵。敵人每連配備輕機槍九挺，我軍少數調整之師、連或有此數目，其他或六挺、或三挺、甚至無有者。戰術單位（營）火力也不如敵人，敵人每營有重機槍、迫擊炮等，我軍是團單位中始有重機槍。戰略單位（師）更不如敵。現代戰爭所憑藉者有三：一為火力，二為裝備，三為通訊。經此分析，可知我軍番號雖多，火力實不能與敵相比。
二、敵我之戰鬥序列：
1、敵人之戰鬥序列：
a 華北派遣軍
津浦北段指揮官：西尾壽造
第五師團：板垣征四郎第十師團：磯谷廉介
第一一○師團：健川美次
第一一四師團：末松茂治
第一一一師團之一旅團：山本旅團
第一一三師團一○五旅團：木川省三
第一六師團之一旅團：圾田旅團
山下兵團主力
酒井兵團一部
第一二○師團一部以上共計七個師團，炮兵空軍在外。
b 華中派遣軍
津浦路南段指揮官：煙俊六
近衛師團：板田貞固
第三師團一部
第十一師團一部
第九師團主力：吉住良輔
第一一六師團之一旅：佐藤
第一○一師團之一部
第一○六師團之柳河旅團以上共計五個師團
2、國軍之戰鬥序列：
第五戰區司令長官：李宗仁；副司令長官：李品仙、韓復渠
參謀長：徐祖詩；副參謀長：黎行恕
第二集團軍：孫連仲
第三十軍：田鎮南
第三十一師：池峰城
第四十二軍：馮安邦
第三集團軍：孫桐萱
第十二軍：孫桐萱（兼）
第五五軍：曹一福林
第十一集團軍：李品仙（兼）第三一軍：韋雲淞
第二一集團軍：廖磊
第七軍：周祖晃
第二二集團軍：孫震
第四一軍：孫震（兼）
第一二二師：王銘章
第四五軍：陳鼎勳
第二四集團軍：韓德勤
第五七軍：繆激流
第八九軍：韓德勤（兼）
第二六集團軍：徐源泉
第十軍：徐源泉（兼）
第二七集團軍：楊森
第三軍團：龐炳勳
第十九軍團：馮治安
第二○軍團：湯恩伯
第五二軍：關麟徵
第八五軍；王仲廉
第二七軍團：張自忠
第五十九軍：張自忠（兼）
第二軍：李延年
第一一二軍：譚道源
第四六軍：樊崧甫
第五一軍：于學忠
第六十軍：盧漢
第六八軍：劉汝明
第六九軍：石友三
第七五軍：周磊
第七七軍：馮治安（兼）
第九二軍：李仙洲
以外炮兵五團，飛機約四——五十架。
三、會戰經過概述：
1、津浦南段之戰爭：敵自攻陷南京，即向江北推進，企圖打通津浦路，貫通南北戰場。二十六年十二月中旬，敵第十一、十三師團各一部渡長江攻取揚州（江都），與浦口以北之滁縣。第五戰區司令部檄調駐防濟南之第三集團軍（韓復渠），青島之海軍陸戰隊（沈鴻烈）與臨邑之第三軍團（龐炳勳），守備黃河沿岸與東海沿岸之要地，並自青島調遣于學忠之第五一軍防守蚌埠阻止敵人由餘縣北上。二十七年一月下旬，敵軍第十三師團自滁縣以北向我三十一軍之防地明光、池河等處推進，我軍力量微薄被迫放棄向西退守定遠、鳳陽。二月三日，敵人佔領定遠、鳳陽、臨淮關、蚌埠等地，五一軍于學忠被迫自淮河南岸退守淮河北岸，於是敵乘勢渡淮，五一軍與敵搏鬪後，退至澮河、渦河沿岸。第五戰區司令部見戰事不利，復調張自忠之五九軍增援于學忠，另以新到之二十一集團軍廖磊所部第七軍，及韋雲淞之三一軍向定遠一帶側擊敵人，敵第十三師團之主力側背受敵，退而增援淮南之戰場。五九軍乘勢收復淮河北岸之陣地。旋以津浦北段戰事吃緊，五九軍奉命北調滕縣，防地由五一軍固守，津浦南段之戰事，因敵被我廖磊集團軍與李品仙集團軍牽制，不能北上參加臺兒莊戰事，形成對峙之勢。敵為指揮統一，化華中方面軍與上海派遣軍為華中派遣軍。敵人原定沿津浦線北上，會合由津浦路南下，膠濟路西進會攻徐州之計劃一時為之受阻。
2、津浦路北段之戰事：敵人因鑒於戰事之全面性與持久性，於二十六年十一月三十日設立大本營，華北派遣軍遵照大本營之計劃攻略膠濟路、濟寧以東之黃河沿岸地區。二十六年十二月二十三日，敵第二軍之第十師團磯谷廉介因濟南城之黃河橋炸斷，為執行大本營之命令遂在青城、濟陽間南渡黃河。二十七日敵下濟南，三十一日陷泰安。二十七年一月七日，敵連下蒙陰、鄒縣、濟南、大汶口等地。敵所以能長驅直入，與韓復渠之避戰態度有直接關係。
韓復渠以第五戰區副長官兼第三集團軍總司令，山東省主席等職，為保全實力，令所部放棄濟南，擅離作戰地境，退至魯西單縣、城武、曹縣一帶，僅留少數部隊於黃河沿岸與敵相峙。軍委會原有令給各戰區云：「各戰區守土有責，不能退入其他戰區。」待韓部退出泰安，軍委會復有令給李長官與韓復渠，令韓重入泰安並以泰山為根據地指揮地方團隊游擊敵人。韓接奉命令後，仍然將公私輜重物品由津浦、隴海路轉平漢路停於漯河，李長官勸其重入泰安，且不可違背軍委會之命令擅入第一戰區之防地。韓非獨不理竟覆電云：「南京失守，何有於泰安？」又云：「全面抗戰，何分彼此？」言下之意以為入第一戰區之防地為理所當然。李長官見其執迷不悟，將其態度轉報軍委會。蔣委員長接獲此項報告甚為重視，曾召集軍委會高級幕僚開會，出席者計有參謀總長何敬之將軍，政治部長陳辭修將軍與我（時任副參謀總長），眾皆以為若讓韓部自由進退而不加以制裁，則軍紀蕩然，民心喪失，如此不獨參加抗戰之一百八十餘師及四十餘旅喪失信心，全面戰爭亦無法指揮，故一致主張嚴辦，以振紀綱。委員長亦有此決心。於是在開封召集軍事會議，凡第一、第五戰區之高級將領（軍長以上）無作戰任務者一律參加，會前委員長乘各別召見之機，將韓逮捕，當時韓部有四、五萬人，恐其有變，特派陳調元前往宣慰，曉以大義，幸未發生變故。韓是馮玉祥之舊部，時馮為軍委會副委員長，馮平日帶兵重視愛國教育，唯韓與之關係密切，恐其洩漏，故事前並未就捕韓一事與之商量。韓被捕後送往武漢，經軍事審判明正典刑。軍委會任命于學忠為第三集團軍總司令，孫桐萱為副總司令。於因故未到職，改以孫為總司令。
當韓未逮捕之前，據聞韓部集中於魯西，欲退往漢中，與西北馬部相連結。因他喪失信心以為抗戰必敗，欲效清末劉坤一之東南自保以保存實力。傳說此計劃，出自其秘書長之手。西北兩馬所部將領深明大義，絕不會附和韓之中立計劃。
韓既正法，綱紀樹立，各戰區官兵為之振奮，全國輿論一致支持，即韓之原部第三集團在孫桐萱之指揮下奮勇與敵作戰。在此以前，黃河以北作戰部隊輕於進退，軍委會之命令各部陽奉陰違很難貫徹，經此整肅無不遵守者。懲辦韓復架是抗戰期間整頓紀綱之一大事，幸賴委員長乾綱獨斷，殺一倣百，藉此樹立綱紀，因而士氣振作，民心奮發，且樹抗戰勝利之先聲，維護軍中之命脈也。
自後磯谷廉介攻下泰安，李長官檄調二十二集團軍由孫震指揮，至徐州，轉向臨城、滕縣拒敵南下。另以五一軍于學忠部留少數於蚌埠監視敵人外，主力調至隴海路之黃口、碼山警戒並支援魯西作戰之第三集團軍。軍委會為鞏固徐州，誘敵於津浦路作戰，以便武漢有充裕之時間備戰，以及疏散屯集之物資，命令江南之第二十一集團（廖磊）及平漢線之第五十九軍（張自忠）統歸第五戰區指揮。另以湯恩伯之第二十軍團控制歸德、德州，鞏固第五戰區之後方。此時，第五戰區重新部署以二十六集團軍、第十一集團軍、第二十一集團軍由合肥、老人倉、洛河一帶側擊津浦路南段之敵人，圖牽制敵於淮河以