背景
中國抗日戰爭全面爆發以後，日軍在華北地區先後占領了北平、天津等地，在華東地區先後通過淞滬會戰和南京保衛戰等作戰占領了江南地區，隨後日軍將進攻矛頭指向軍事要地——徐州，並從華北和華東兩個方向沿津浦鐵路南北對進，企圖夾擊徐州。1938年1至4月，駐防徐州的國軍第五戰區部隊在其司令長官李宗仁的指揮下，利用日軍兵力較少但驕傲自滿孤軍冒進的機會先於臨沂地區和滕縣地區兩次，有力地阻擊了日軍，後又在台兒莊地區取得了大捷。之後，蔣中正認為以李宗仁的軍事才能如果多調動一些部隊前往應該可以繼續取得類似於台兒莊戰役一樣的勝利，於是又向徐州地區調動了20多萬精銳部隊，於是，徐州地區共集結了約60萬國軍部隊。但此時，李宗仁卻認為之前日軍兵力分散、狂妄情敵且孤軍冒進才給了國軍以殲敵的良機，如今戰機已過，徐州及其附近地區又是大平原，中國軍隊無險可守，日軍機械化部隊的優勢可以有效發揮，因此不宜在徐州地區決戰。
戰事進程
日軍包圍戰略
台兒莊戰役後，日軍統帥部認為，台兒莊的失利是相當大的恥辱，因此急於尋找機會洗刷，中國軍隊聚集無險之地徐州正是極好的戰機，因此從華北和華東各地調集了13個精銳師團30餘萬人馬，並配備大量重型武器和幾百架飛機，欲要一舉圍殲中國地區的60萬國軍主力，一舉解決中國問題。1938年4月7日，日軍制定了周密的作戰計畫，決定發動徐州包圍戰，分兵六路採用南北對進迂迴包抄的戰術從四面八方向徐州開進，企圖把徐州圍住後一舉消滅在該地區的國軍主力部隊，時任日本陸相杉山為確保徐州殲滅戰的勝利，於會戰打響後，派遣了以陸軍部作戰部長橋本群少將等高參組成的“大本營派遣班”，前往徐州前線，就地指導會戰。4月中旬，日軍集結完成並按預定計畫向徐州開進。此時國軍統帥部仍然希望在徐州繼續抵抗日軍進攻以為武漢會戰的部署贏得時間，4月中旬開始，國軍在徐州周邊與日軍展開了一系列的攻防戰鬥，日軍依仗實力上的優勢順利向徐州實施向心突擊，至5月5日已經基本完成了預定的包圍計畫。
國軍突圍行動
至1938年5月中旬，由於日軍的圍殲徐州地區國軍主力的計畫已經十分明顯，蔣中正和李宗仁均認識到如果再守徐州等於在大平原上和日軍決戰，無異於自掘墳墓，因此制定計畫棄守徐州避免決戰突出日軍包圍以保存有生力量。計畫以張自忠在外圍阻擊敵軍，以劉汝明第68軍於徐州拖住日軍掩護主力部隊突圍，國軍主力突圍行動如下：魯南兵團（包括第二集團軍大部和第六十軍等部）由泗縣、靈璧方向轉進；隴海兵團向亳縣、渦陽一帶轉進；淮北兵團向阜陽方向轉進；淮南兵團在舒城一帶與日軍對峙；蘇北兵團仍駐守淮陰地區。總體上國軍大部向徐州西南方向突圍，日軍雖然兵力達到30多萬人，但畢竟地區廣闊包圍無法達到拉網式效果，國軍大部都避開日軍鋒芒得以順利突圍到達了皖西、豫南一帶。5月19日，日軍成功占領徐州。李宗仁和第五戰區長官部雖然歷經險情，但終究躲過了日軍多次圍追堵截和飛機偵察，突破包圍到達安全地域。日軍大本營陸軍部向天皇報告說：“我軍雖以主力自徐州以西切斷了中國軍隊的退路，將徐州地區鐵桶般包圍起來。但總計約50個師的中國軍隊，於5月中旬突然從西南方向跳出我軍重圍，戰果之微出乎意料。”
後續和影響
徐州突圍戰的結果是日軍攻占了戰略要地徐州卻未能實現圍殲中國軍隊主力的目的，國軍的成功突圍也為日後武漢會戰保存了有生力量使得中國可以繼續對抗日本，日軍在趕往徐州的途中其第十四師團落入國軍15萬人的包圍，但由於日軍將領土肥原賢二的成功指揮和國軍部分部隊的戰鬥失誤使得蘭封會戰失敗，最終導致中國民眾大量傷亡的花園口決堤事件。徐州會戰後，日軍之前有序的作戰步驟已經完全失控，幾乎已經掏空國內兵力，也必須進攻武漢做最後一搏，希望能夠達成國民政府讓步妥協之目標。
