徐州一线，八路军山东军分区集结10万余人，加上于学忠军4万多人，吴化文军2万多人，合计16万人正在严阵以待。
后方，新四军两个师，正在华军装甲部队和航空兵的支持下死死咬住第32师团（欠一个联队）和第15旅团。
第35师团（欠一个联队）只能单独上阵，尝试突破八路军在徐州一带的防御了。
从8月19日开始，第35师团多次尝试猛攻徐州，试图打开一条逃生之路，然而此时区区一个不满员的乙等师团，无论如何无法战胜兵力上占据绝对优势的八路军。
日军数轮进攻劳而无功的进攻过后，战斗力迅速衰竭，八路军和于学忠军立刻发起反击，日军被迫放弃阵地后撤。
8月22日，山东八路与苏北新四军会师，日军2个师团又1个旅团，大约6万人的残余兵力被14万中共军队、4万于学忠军以及2万反正伪军彻底包围。
战到此时，事情已经非常清楚了：八路军和新四军在得到华军的大量支援后，已经可以对抗同等兵力的日军乙种师团，如果华军始终掌握制空权且给予一些装甲部队援助，中共军队绝对可以以劣势兵力打败日军乙种师团（比如新四军就用2个师成功包围日军一个师团并且完全吃掉）。
而且于学忠军也拥有对抗一个完整的乙种师团的能力，只有吴化文的反正伪军，除了徐州献城有功外，正面作战仍旧派不上任何用场。
当然，此时有没有吴化文部，对中共军队来说意义不大，18万大军围攻6万残破日军，这就已经足够了。
8月23日，在华军航空兵和三千营坦克的支持下，中共军队发起对被围日军的总攻。
在这种时候，已经陷入绝望的日本人反而如同没有理智的僵尸一样冷静下来，他们凭借狂热的武士道精神困兽犹斗，拼死抵抗。
日本人的弹药打完了，就用削尖的木棒和竹枪继续作战；粮食吃完了，他们就吃人！先是吃包围圈内来不及逃走的老百姓，然后吃那些死硬跟着他们的伪军汉奸，再然后吃自己的伤兵或尸体！
而中共军队毕竟还没有华军那种可以融化一切抵抗的火力，战斗进行的异常艰难。
直到半个多月后，1940年9月10日，最后一股顽抗的日军才被真正消灭。
