?不僅如此，寺內壽一還積極和華中派遣軍聯繫，繼續執行南北兩路夾攻的戰略，企圖佔領徐州。
當時由於南京大屠殺，迫於國際輿論壓力，華中派遣軍司令官鬆井石根被撤職，奉調回國。而華中派遣軍司令官一職由，剛剛晉升陸軍大將不久的畑俊六接任。
畑俊六和寺內壽一商議之後，兩個老鬼子也是一拍即合，隨後畑俊六調集了華中派遣軍第3師團，第6師團，第9師團，第13師團，第101師團等部，總計近二十萬大軍，準備向北進攻，協助華北派遣軍攻佔徐州。
然而想要發動如此大規模的作戰，也需要一段時間的準備，華中派遣軍雖然之前已經成功佔領了南京及附近的大片區域，但是始終未能殲滅中隊主力，江浙皖地區仍然留有許多中隊，而華中日軍在短時間內也無法將其徹底肅清，使得華中日軍主力被拖延住，始終無法全力進攻徐州。
畑俊六綜合各方面的情況之後，最終決定於五月中旬發動進攻。然而急於雪恥的寺內壽一已經等不及了，再次搶先出手了。
4月17日，寺內壽一下達了進攻徐州的作戰命令。日軍第16師團及第114師團隨即離開濟寧南下進攻藤縣，於此同時獨立混成第五旅團負責牽制臨沂之第五十九軍等部，板垣徵四郎親自率領得到補充的第五師團主力及獨立混成第三旅團，繞過臨沂向棗莊，嶧縣方向進攻。
此次日軍來勢洶洶，第五戰區司令長官李宗仁將軍，嚴令各部隊不惜一切代價阻擋日軍的攻勢。當時中國統帥部已經制定了在徐州與日軍決戰的計劃，幾十萬大軍正在向徐州地區集結。
然而沒等中隊集結完成，華北日軍便搶先發動了進攻，而且這次日軍聚集了十萬大軍，攻勢猛烈。各地守軍雖然拼死抵抗，但是最終沒等擋住小鬼子的進攻，戰鬥進行到了四月底，藤縣，棗莊，嶧縣等地相繼失守，日軍再次逼近臺兒莊，徐州的安全也受到了嚴重的威脅。
在此期間，秦鋒率領獨立支隊先後兩次伏擊了日軍第五師團的輜重部隊，殲敵上千人，繳獲了大量的武器裝備和物資，但是仍然未能阻止住日軍的攻勢。
鑑於臺兒莊局勢危急，李宗仁將軍被迫下令張自忠和龐炳勳所部，放棄臨沂支援臺兒莊戰場，日軍獨立第五混成旅團隨即攻佔了臨沂，隨即南下與第五師團等部會和，繼續進攻臺兒莊方向。
由於此時支援徐州的幾十萬大軍相繼趕到了徐州，並投入到了一線作戰，日軍再次被擋在了臺兒莊一線，小鬼子猛攻數日，始終未能取得實質性進展，戰局一時間陷入了僵持階段。
爲了確保此次戰役的勝利，華北派遣軍司令官寺內壽一大將帶着自己的司令部趕到了濟寧，就近指揮作戰。
然而日軍在臺兒莊一線再次撞得頭破血流，令寺內壽一惱羞成怒，這老鬼子不顧形象的拍着桌子大聲罵道：“廢物，統統都是飯桶，大日本皇軍的臉面，都讓這羣混蛋給丟光了。”
華北派遣軍參謀長岡部直三郎連忙勸慰道：“司令官閣下息怒，如今支那人在徐州附近集結了幾十萬精銳部隊，而且在臺兒莊，徐州等地構築了堅固的防禦工事，如今華中派遣軍方面遲遲沒有發動進攻，僅憑我們華北派遣軍十萬大軍，與數倍於皇軍的幾十萬支那主力正面硬抗，想要取勝確非易事。”
“八嘎！照你這麼說，我們只能等待華中派遣軍準備充足之後，一起發動進攻了？可是我已經等不及了。”寺內壽一一臉憤怒的大聲吼道：“如果不能攻佔徐州，實在難消我心中之恨。”
岡部直三郎連忙說道：“司令官閣下稍安勿躁，按照計劃，最多再等幾天，華中派遣軍方面便會在南線發動進攻。不過在這段時間內，我們也不必乾等着，想要徹底擊潰徐州的支那軍隊，卑職以爲皇軍應該改變戰略，僅從正面發動進攻，即便能夠取勝，也肯定是慘勝。”
寺內壽一聞言皺起了眉頭，想了想後，試探着問道：“這麼說岡部君已經想到了更好的戰略了。”
岡部直三郎連忙一臉恭敬的說道：“卑職確實有些想法，只是是否可行，還望司令官閣下指教。”
“呦西！那你就說說你的戰略。”寺內壽一點了點頭說道。
“哈伊！”岡部直三郎連忙恭敬的應了一聲，隨後伸手指着沙盤說道：“司令官閣下請看，如今支那軍隊在徐州附近集結了幾十萬軍隊，自從七七事變之後，支那軍損失慘重，如今聚集在徐州的這幾十萬軍隊，大多都是支那軍的精銳部隊。如果皇軍能夠將這幾十萬支那軍隊一舉全殲的話，到時候恐怕支那政府再也無力和皇軍對抗，只能乖乖的向大日本帝國投降了。”
“呦西！你說的非常有道理。”寺內壽一點了點頭說道：“然而支那人畢竟有幾十萬大軍，想要將其擊潰都不容易，如果要將其一舉圍殲，恐怕就更難了。”
岡部直三郎連忙說道：“司令官閣下英明，一下子就說到了問題的關鍵。司令官閣下請看，目前皇軍的主要兵力，都集中在臺兒莊到微山湖一線，支那軍隊主力也大多佈防於此，嚴防死守。如果皇軍能夠在這個時候，派出一支部隊，從微山湖西側發動進攻，迂迴到徐州以西地區，切斷隴海鐵路，從西面包抄徐州。屆時華中派遣軍也會從南面發動攻勢，如此一來，我們便可以將支那軍的幾十萬精銳部隊一舉包圍在徐州附近，屆時想要全殲這股支那軍隊，就只是時間問題了。”
寺內壽一聞言微微一驚，隨後低着頭仔細的看了一眼沙盤，滿意的點了點頭說道：“崗部君不愧是帝國之棟樑，此計甚妙，如果之前我們能夠按照這個戰略的話，也許第十師團就不會遭遇慘敗了。”