徐州战场让日军损兵折将，陷入到了巨大的被动之中。
激战到5月7日，形势再度发生巨大变化。当时徐州会战总指挥寺内寿一大将已经下达了总攻击令，徐州附近25万日军全线猛攻。
作为攻击主力的北路日军兵力迅速增加到10多万人，禹王山也是他们攻击的头号目标。
此时，李宗仁也知道了日军的意图，随即安排国军各部突围。
不过禹王山作为徐州北面屏障，绝对不能随意放弃。只要禹王山能够守住，徐州方面国军就可以从容撤退，日军的包围圈也就收不紧，所以禹王山必须坚守到最后一刻。
李宗仁对卢汉下达了战到一兵一卒，也要守住禹王山的死命令。
这边各路日军尽全力猛攻国军防线，各种重武器全部在第一线，攻击猛烈程度可谓让人瞠目结舌，大有一口吃掉国军的势头。
滇军禹王山遭遇有史以来最猛烈的打击，日军重炮，山炮，野炮，步兵炮的炮弹如雨点一样落在滇军阵地上，山石被炸得粉碎，树木被炸得飞起几米高!
滇军在禹王山这个小山上的阵地几乎全部被摧毁，此时日军步兵已经开始冲锋，实在来不及修复阵地。
没有办法，滇军将战死烈士的遗体堆积起来作为掩体，奋力抵抗日军的进攻。
当时滇军伤亡很大，禹王山北面所有平地全部埋满了烈士的遗体，新殉国的烈士遗体实在没有地方再埋了。当时由于战斗激烈，遗体也运不下去。
滇军烈士遗体只好放在战壕里面，滇军活着战士的吃饭，休息就在烈士的遗体边，战斗激烈的时候，也只能踩着烈士的遗体走来走去。
仗打到这个地步，大家都是杀红了眼睛。滇军官兵目睹这么多战友的牺牲，都抱着必死决心坚守，都没有打算活着离开禹王山。
这样一来，虽然日军用尽全力进攻，居然始终无法得手。
滇军就这样一直守下去，直到5月17日徐州国军主力全部撤退成功，禹王山大部分还在控制滇军手中。
17日晚，在完成的禹王山的阻击任务以后，滇军60军奉李宗仁的命令全军撤退到徐州，准备全军撤退。
18日，滇军同孙连仲的西北军是最后一批撤出徐州的部队，当时李宗仁的第五战区司令部也已经转移。
19日，空城徐州被日军攻占!
滇军在台儿庄战役中伤亡相当惨重，60军全军伤亡高达1万4000多人。其中182师，183师余部仅仅编为1个团，184师作为预备队伤亡较少，余部也仅仅编为3个团。
全军从12个步兵团大成了5个步兵团，损失了整整7个团。
这其中殉国5000多人，还有1万多人受伤，滇军排长以上军官伤亡高达500人，高级军官中旅长殉国1人，负伤1人，团长殉国4人，负伤7人。
对于一场战役来说，高级军官都伤亡成这样，说明战斗真的激烈到极点，而滇军拼的也确实非常的狠了。
滇军宣布歼灭日军7000多人，根据战后估计，日军伤亡总数超过5000人，而且全部是日军甲种一流师团的伤亡人数，并不是什么辎重部队，后勤部队。
委员长本人也发出了嘉奖电：
台儿庄卢军长，贵部英勇奋斗，嘉慰良深，查敌之苦困，较我尤甚，盼鼓舞所部，继续努力，压倒倭寇，以示国威。
日军本来以为二三天内就能占领台儿庄，没想到打了半个月之久也没攻下。日本军部只好找借口说禹王山防御部队是国军最精锐的中央军。
可是滇军大量阵亡将士的遗体证明他们是云南的部队。
日本军部上上下下都知道云南军的战斗力很弱，不堪一击。
所以日军高层对失利并不理解，只好胡乱揣测，还向外宣布：鲁南战役，我军在禹王山攻势受挫，进展不利，主要是在禹王山附近发现有苏联军官参与指挥。
其实当时苏联顾问并没有配属国军陆军作战部队，等他们到部队则是几个月以后武汉会战了。
在国军各部死守掩护下，徐州几十万国军纷纷突围成功。
相比南京保卫战中，当先扔下部队逃走的唐生智，李宗仁几乎坚持到了最后一刻。
18日晚上，李宗仁在绝大部分开始撤退以后，才率领第五战区指挥部700多人，在一个师2000人的保护下撤退出徐州。
当时，日军飞机第一个要攻击的就是国军高级军官，它们专门轰炸小汽车，扫射骑马穿高级军服的国军军官。
于是李宗仁自己也换上士兵服装，规定部队任何人不得骑马。除病号需坐小推车以外，其余的人一律徒步行军。
李宗仁自己乘一辆小推车，选了几个精壮的士兵轮流推车。
他有时躺在车上，有时下车步行。队伍完全行进在一片麦海之中的农村小道，晚上也不去打扰县政府或乡公所，就住在村镇。
期间遭遇过日军飞机几次轰炸扫射，好在造成的伤亡有限。
而日军骑兵部队也不敢攻击这么一大股国军。经过4天500多里的艰苦行军，李宗仁一行于5月22日平安到达阜阳，突破了日军的包围圈。
刘汝明的68军3万多人在顺利完成掩护任务以后，立即将部队分散成若干个团突围。
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