3月14日拂晓，日军濑谷支队在飞机、战车保护下，从两下店开端向中国军队的阵地打击，很快冲破了石墙、下看埠、白石山以及香城等前哨阵地，进至深井、界河、普阳山及龙山等主阵地带以北之线。第22个人军第一线各部依托既设工事固执抗击。日军猛攻竟日，中国军队固然伤亡甚众，但阵地耸然未动。
16日，当滕县以北第45军阵地接踵失守、第41军第122师已被围困于滕县城中、火线情势已极恶化时，第五战区还在打算将打击的日军毁灭于滕县以北。当日16时下达作战号令，首要内容为：“(1)敌为管束我鲁南之进犯，现集合济南以南之兵力，由铁路正面向我22个人军猛攻中。(2)战区为击攘沿津浦线南下之敌，从铁道东侧包抄该敌，将其聚歼于邹县以南地区。(3)第22个人军应在现地死力拒止仇敌，俟85军迂回胜利后，转为守势，以收前后夹攻之效。(4)第85军除一部直接援助第22个人军稳固滕县城防外，主力由铁道以东地区向下看埠亘邹县间迂击仇敌，达到邹县南边高地四周后，相机向南与22个人军夹攻两下店以南之敌而聚歼之。在迂回活动间，须派出极有力之右边支队鉴戒进步。(5)第3个人军(欠51军)应全线对劈面之敌反攻，并以有力军队由济宁以北地区向兖州以北进犯进步，尽力遮断敌之归路并禁止其声援。”第85军第4师先头军队在达到滕县以南的南沙河时，与向临城迂回的日军第63联队先头军队遭受。汤恩伯抱定“制止临城决斗”的目标，急令第85军以“第89师舒旅(第267旅)占据临城、官桥正面”，“主力向东西集山、凤凰庄一带集结”，没有派军队声援滕县。17日晨，日军第63联队开端向官桥打击，并以一部兵力向官桥以南的临城迂回。经战役后，第85军退至峄县(今枣庄南)地区，第22个人军总司令部退至利国驿，临城为日军占据。
16日8时，濑谷支队留一部兵力持续打击北沙河，主力迂回向滕县建议打击。先对东关停止了约2小时的炮火筹办，然后集合火力将东关核心土围墙轰开一个缺口，在狠恶机枪火力保护下，以约2个小队的步兵向缺口处打击。守军以麋集的手榴弹火力封闭了缺口，并将敌击退。10时至16时，日军对东干系续建议了5次打击，均被守军击退。但守军伤亡太多，曾3次从城中调预备队弥补。日军经清算后，于17时许又构造第6次打击，突击军队改以三梯队实施波浪式打击，同时还延长火力向东门及城内实施劝止射击，以禁止城内军队声援。经狠恶搏斗，至傍晚时，日军突击军队第三波突入东关，兵力约1个小队。当夜，守军再由城内增调1个连构造反打击，将突入之敌大部毁灭，光复了东关。24时摆布，戍守深井、池头集的第370旅、第372旅残部及戍守北沙河、洪町的第727团2个营前后由西门退入城中。此时滕县城北第45军各部均已在阵地被冲破后分向微山湖及峄县等地败退。