精锐的机械化部队，其兵力和火力也远远超过了中国军队。从编制上来看，日本的师团、旅团、联队、大队、中队、小队可分别对应中国的师、旅、团、营、连、排，但当时中国一个基准师的兵力大约为一万人左右，而日军一个常设师团的兵力超过两万人；从火力上看，日军在轻重机枪、榴野山炮等武器配置方面都远远超过了中国军队，而日军拥有的飞机坦克及机械化程度也都是中国军队所不可比拟的，因此，就战斗力而言，一个日本甲种师团可能比中国军队一个王牌军还要强大。

    日军的作战计划是，矶谷师团由北向南，板垣师团由东向西，与北上的日军彼此呼应，最后合围徐州，一举消灭该战区的中国军队。1938年3月12日，坂垣师团猛攻徐州东北方向两百里的临沂，当时防守的部队是只有五个团兵力的庞炳勋军团。庞炳勋从戎多年，当时已经50多岁，他在之前的内战中曾腿部受伤，脚有点拐，人送绰号“庞拐子”，但其属下的子弟兵却极为团结，因为庞炳勋本人一向廉洁爱兵，能与士卒共甘苦，因此庞炳勋在之前的战争中虽然数经败阵，但队伍仍旧得以不散。

    论年纪和资历，李宗仁恐怕还比不过庞炳勋，但李宗仁善于察言观色，知人善用，他对这位老前辈也是优礼相待，并推心置腹地说，我们这些人，打了二十多年的内战，现在仔细回想那种生活，实在是太没有意义了。黑白不明，是非不分，败不足耻，胜不足武，所幸现在有一个抗日报国的机会，可以为国家、为民族而战死沙场，能够真正地死得其所，如此，才不愧做一军人，以终其生。

    庞炳勋一向以保存实力而闻名，他听了当即表示为了抗日，“绝不再保存实力，一定同敌人拼到底”。李宗仁问起他们有什么困难时，庞炳勋叹了口气，说中央要将他们的特务团裁去，五个团归并为四个团，但他们的部队兵额都是足额的，不能归并就只有遣散，那弟兄们怎么办呢？可要是不归并的话，中央就要停发整个部队的粮饷，这可如何是好？李宗仁听后当即表示要为他们解决此事，最后庞炳勋军团得以保留原建制；与此同时，李宗仁又令兵站总监尽量补充庞炳勋军团武器弹药，令全军上下士卒欢腾，隐然已成一支劲旅。

    日军进攻临沂后，庞炳勋果然没有保存实力而是与敌力拼，号称精锐的板垣师团竟然在数日间不能得逞，一时中外哄传，赢得了各方的交口称赞。板垣征四郎被挫于一支名不见经传的“杂牌部队”，脸上很挂不住，随即加强攻势，庞炳勋军团这时伤亡过大，有点吃不住了。

    好在这时一支新部队开到了第五战区，这就是张自忠的第五十九军。张自忠也是西北军出身，但他不太愿意去援救庞炳勋，因为他俩在之前的内战中有过私怨，张自忠曾遭遇庞军的袭击，险些丢了性命。在李宗仁的劝说下，张自忠最后服从了命令，迅即开往临沂前线。

    说到这里，还有一段小插曲。冯玉祥在中原大战失败下野后，西北军四分五裂，韩复榘、石友三等人在山东等地独立门户，另一些较为忠诚的部队如孙连仲、张自忠等部则在宋哲元的整理下，分驻在华北、西北等地。在日军策划“华北特殊化”时期，张自忠被宋哲元任命为北平市长，很长一段时间为人所误解，其忍辱负重被民众目为“汉奸”，特别是“七七事变”北平失陷后，张自忠被指责为“擅离职守、不事抵抗”，其本人来京请罪，而有舆论竟要求对其进行军法会审。

    李宗仁在得知情况后，他亲自把张自忠请来，劝他不要灰心，将来要将功赎罪，并表示愿意向蒋介石进言，让他重新回去仍带他的五十九军（当时有人想瓜分张自忠的部队）。张自忠听后极为感动，表示中央能够宽恕他的罪过的话，他必将戴罪图功。在李宗仁的努力下，蒋介石同意将张自忠放回去。

    张自忠在返回之前，特意到李宗仁处