日军大本营的决策很快便化为了战场上的实际行动，其战略意图清晰而凶狠：实施南北对进，夹击徐州。
这一决策的核心目的，便是要打通纵贯中国南北的交通大动脉：津浦铁路，将此前被分割的华北与华中占领区彻底连贯起来。
徐州，这座位于津浦铁路与陇海铁路交叉点上的古城，其战略地位瞬间被推到了风口浪尖。
日军若能攻克此地，便可将其在华北、华中的两大占领区连成一片，极大改善其在中国大陆漫长战线上的协调作战能力与后勤补给效率，更能消除侧翼的巨大威胁。
更为致命的是，夺取徐州后，日军便可沿着陇海铁路迅速西进，直逼平汉铁路，剑指华中重镇武汉，从而加速其“迅速灭亡中国”的狂妄计划的推进。
此外，日军大本营还怀揣着另一个阴险的图谋：他们判断中国军队的主力正云集徐州地区，企图通过一场大规模的战略合围与歼灭战，彻底打垮中国军队的精锐，重创乃至瓦解中国军民的抗战意志，从而逼迫国民政府屈服投降。
根据大本营的指示，日军兵分两路，如两只巨大的铁钳，向徐州合拢而来：
北线战场方面：以北线日军为主攻方向，以其精锐的第5师团板垣征四郎部（该师团因战斗力强悍，素有“钢军”之称）和第10师团矶谷廉介部为核心突击力量。
这两支凶悍的部队分别从青岛、济南等地南下，气势汹汹，企图在鲁南的滕县或台儿庄地区实现汇合，然后以泰山压顶之势，直扑徐州北大门。
南线战场方面：南线日军则以第13师团荻洲立兵部为主力，从南京直接出发，沿着津浦铁路线向北攻击前进。
其任务是攻占皖北重镇蚌埠、宿州（今宿县）等地，扫清北进障碍，最终与北线日军在徐州城下胜利会师，完成合围。
民国二十七年一月二十六日，凛冽的寒风中，日军南线主力第13师团荻洲立兵部下属之第103旅团配属野战重炮兵第3联队，向安徽明光（今安徽滁州明光市）发起了猛烈进攻。
驻守明光一线的是桂军第31军刘士毅所部。该军官兵依托既设阵地，以桂军特有的悍勇与敌反复争夺。
阵地上炮火连天，日军重炮将一个个土木工事掀翻炸毁，但守军官兵待敌步兵接近时，仍以密集手榴弹和步枪火力顽强阻击，甚至多次发起反冲击，与突入阵地的日军展开惨烈的白刃战。
然而，在日军绝对优势的炮火和不断投入的生力军压迫下，第31军伤亡惨重，防线多处被撕裂，最终不得不于激战数日后忍痛放弃明光。
初战得手，日军气焰愈发嚣张。第13师团主力，包括第26旅团沼田德重部及师团直属部队，毫不停歇，挟初胜之威，沿着津浦铁路线向北疯狂突进。
其先头部队以轻装步兵、骑兵及工兵部队组成快速纵队，在少量坦克和装甲车的引导下，不顾侧翼威胁，直扑淮河岸边。
此时，在淮河北岸至临淮关、蚌埠一线布防的是于学忠将军指挥的第51军以及韦云淞将军指挥的第31军余部。
第51军官兵怀着收复故土的信念，作战极为英勇。他们利用淮河水网地带，在凤阳、临淮关、蚌埠等地与渡河北犯的日军展开了殊死搏杀。
二月一日，成为南线战事的关键节点。日军第13师团集中全力，在猛烈炮火和航空兵掩护下，于蚌埠以西的小蚌埠、临淮关以东等多处地点实施强渡。
守军官兵在缺乏重武器的情况下，以步枪、机枪和集束手榴弹顽强抗击渡河日军舟艇。水面被子弹和炮弹划开无数涟漪，许多日军舟艇被击沉，士兵溺毙河中。
然而，日军凭借其强大的火力准备和连续不断的进攻，最终在几个点上成功突破了淮河防线，建立了稳固的桥头堡。
随着渡口失守，日军后续部队和重装备源源不断过河。第51军和第31军余部虽拼死反击，试图将日军赶回淮河南岸，但均因火力悬殊、伤亡过大而未能成功。
津浦线上的重镇蚌埠以及淮河岸边的要地临淮关相继陷落敌手。
日军铁蹄踏过淮河天险，其第13师团主力迅速展开，兵锋所向，已然直指徐州南部的重要门户——宿州（今宿县）！
