大石牆村周圍地勢開闊，不易防守，擔任防守任務的蔡徵營退守在大石牆村的後山。激戰開始，敵一面以坦克和大炮猛轟，掩護步兵衝鋒。另一方面派出數百敵兵、騎兵數十、山炮四門的迂迴部隊從，左翼繞道攻擊石牆村的後方。
大石牆村西臨微山湖，東和普陽山的姚超倫團相接。敵迂迴部隊無法繞開正面陣地過遠，結果在中途被我康平營設伏截擊，迂迴不成，反被我軍打得落花流水，一名手握戰刀的指揮官被擊斃，敵騎十名連人帶馬統統打死，另外還丟下了數十名步兵屍體在道旁，潰退回去。
當天戰鬥最激烈的時候，集團軍總司令孫震帶領總部幕僚親到北沙河前線視察。指揮部裡電話響成一片，參謀人員對着話筒大聲地喊叫，遠處傳來隆隆作響的猛烈槍炮聲充耳可聞，張宣武的727團正在四周修築工事。總司令親來視察，士兵們志氣大振，滿面流着汗，不停地揮動着手裡的工具！
正在這時，六架敵機飛臨上空，在天空中對準修築工事的士兵不停地轟炸和掃射。北沙河一帶地勢開闊平坦，工事又尚未築成，士兵無處躲藏，瞬間便有六、七十名在天空來的打擊下傷亡。孫震掙脫衛士的護衛，站在指揮部的門口，在震耳欲聾的爆炸聲中盯着陣地上不斷騰起的火光和煙霧，一雙劍眉緊鎖。
顯然，一場大規模的進攻開始了
。他心裡非常清楚，以本集團軍的力量防禦如此寬闊的正面進攻將極其困難，雖全軍己抱徹底犧牲決心以盡天職，但萬一戰線有失必將危及津浦路方面整個戰局，後果非同小可！於是當即電請增援。同時，又指示陪同的前線總指揮陳離：“界河陣地必將爲敵所破，你要迅速收容打散的部隊加強北沙河一線，爭取多堅持一些時間！”
3月15日，是山區陣地戰空前激烈的一天。
這一天上午，集團軍得到戰區長官部和委員長電令，以滕縣爲津浦路北線要點，關係全局，務應竭力死守，多支持時間，以待增援，湯恩伯軍團己奉命在增援途中。
這時集團軍總共只有兩個團的預備隊，其中一個還被抽調到一百里外去協助臨沂作戰的友軍去了。孫震己經把這最後僅有的張宣武團也調上來增援第一線，又嚴令各部整頓部署，拼命死戰，全力打擊敵人，必要時全力死守滕縣，流盡最後一滴血！
從拂曉開始，敵憑藉火力和坦克的優勢，以迂迴到我後方的部隊並配合以正面之敵，分多路包圍攻擊我普陽山一線陣地和界河二線陣地，另一部向北沙河縱深陣地猛攻。整個戰線被分割，打成一鍋粥，敵我陣地犬牙交錯，硝煙瀰漫，響成一片，大地上屍橫遍野。我防守陣地被敵人的穿插部隊割成互不相連的小塊，但小塊的陣地仍在同敵激戰。正午一時，敵增兵至萬餘，我普陽山正面幾個陣地均被突破，從普陽山退守界河的姚超倫團殘部又被追擊而來的敵人包圍，同堅守在這裡的125師各部一起各自爲戰。
在界河鎮以東的749團在9時左右受到從北東迂迴過來的千餘敵人攻擊。團長瞿聯丞立即帶領一、二營與敵人展開激戰。到中午12時左右，敵人從中間突破，把一、二營分割成南北兩片，南邊一片退向北沙河，團長隨北邊一片退到界河鎮東的一個村莊。這股敵人衝開一、二營的防線後，又向第三營展開攻勢。
我方兩挺重機槍進入陣地，向敵人猛烈掃射。
進攻的敵人突然受到機槍火力的打擊，一時陣腳大亂，但很快就調整火力，用多挺機槍還擊，並以擲彈筒猛轟。陣地瞬間便落滿了炮彈，連指揮所也被炸中，裡面的一名傳令兵被炸身亡。
堅持到下午4時左右，該連己經傷亡過半，中尉排長史材鈺陣亡，少尉排長王子武重傷。這
該連撤到團部所在的村莊時，全連僅存三十餘人了。瞿團收容到官兵二百多人準備向界河鎮轉進，沒想到剛走到村西口，迎面就遭到一陣機槍的掃射，前頭幾個士兵一死三傷，回頭再向東，村東口也被機槍封鎖。瞿團長立即命令佔領村周圍土牆據守，這時他們看見有鬼子兵千餘人經村北面三、四里的地方向界河方向前進！
堅守在界河鎮以東龍山的尹唯一營首先同日軍接觸，不斷打退鬼子兵的進攻。進攻的日軍一看不能立即奏效，留下一股在正面繼續膠着，餘下的日軍分兵兩路，從龍山的兩翼通過，直接向界河鎮攻擊
界河鎮和龍山陣地的槍聲響了一整夜，陣地依然在我軍手中。
川軍在前線苦戰，視死如歸，滕縣民衆亦在奮不顧身的支援前線。這種空前深厚的軍民相依關係無限度地增強了我官兵保國安民的神聖責任感，而這種責任感又極大地提升了這些穿着軍裝的四川漢子視死如歸的戰鬥精神和戰鬥力
。
這種戰鬥精神和戰鬥力終於在滕縣保衛戰中譜寫出了一曲震天撼地的悲壯絕唱。
在界河陣地激戰的同時，左翼大石牆方面也在進行着一場十分慘烈的激戰。戰況慘烈程度，遠遠地超過了頭一天。
由於正面和右翼普陽山方面敵人迂迴成功，大大地刺激了左翼敵軍的攻擊慾望。三月十五日，約敵步兵二千，騎兵百餘，大炮十餘門，沿着從石牆通往滕縣的公路進犯，進攻的矛頭直指公路正面的大季寨。同時，另有一支敵兵千餘，騎兵百餘，大炮十二門，故伎重演，分成兩路，繞開大季寨正面，向後面的常峪、金斗山陣地迂迴。
上午7時，三處陣地同時遭到異常猛烈地炮擊，鬼子兵在炮火的掩護下輪番衝鋒。九時左右，三處陣地的警戒陣地全部被敵人佔領。但常峪和金斗山地形良好，山坡坡度陡，居高臨下，而且工事修得十分堅固，利於防守。敵人雖然攻佔了警戒陣地，向主陣地的進攻卻屢屢受挫，停止不前。
大季寨由我740團一個營防守，營長康平來回指揮各連。此時，團長王麟已病癒返部，在戰前來到石牆村前線指揮作戰，何煋榮仍歸副職，協助王麟。在戰鬥最激烈的時候，何煋榮受王麟之命，親來康平營督戰。此時，敵人因進攻常峪、金斗山不下，乃集中所有炮火，全力向康平營進攻。
大季寨地勢較開闊，適合騎兵作戰。炮擊之後，敵人乃以步、騎聯合衝鋒，同時敵機五架低飛助戰。陣地上硝煙瀰漫，一片火海，敵人竟幾度衝入我軍陣地，都被手榴彈和大刀消滅。
此時，破天荒的有我軍空軍多架飛機飛臨上空，出其不意地對敵人俯衝轟炸，打得鬼子人仰馬翻。隨即又同敵機展開空戰，一架敵機被擊落，噴出滾滾濃煙，一頭栽在大石牆村附近；另一架被擊傷，冒出火焰，向北逃竄。我空軍大獲全勝，返航時低飛到我陣地上空擺動機翼致意。一貫受敵人飛機欺侮的我軍士兵見狀，歡呼雀躍，把帽子摘下來扔向天空，向我空軍頻頻揮手。
原來戰區司令長官李宗仁看見滕縣前線危急，爲了鼓舞士氣，特要求空軍助戰。說是要求不高，只要求我方飛機有前線敵陣轉幾圈，投下幾顆炸彈，然後向我軍陣地低空飛過一趟，使守軍士兵能親眼看見我方飛機就算完成任務。
於是空軍派出第七、八驅逐機中隊共十八架飛機，迅速進行一番改裝，在機翼下安裝炸彈架，每架飛機攜帶八公斤重的小型炸彈八枚，在大隊長吳汝鎏的帶領下，先後在馬店機場會合，爲不讓敵人有所發覺，黃昏時才悄悄飛往河南歸德機場着陸，第二天一早飛往魯南前線。長官部則預先通知前線部隊，讓部隊知道我飛機的飛行線路、架次，並在陣地明顯處擺設白布以資識別。
飛機飛臨前線根本無需識別標誌就能發現敵人目標。從空中看地表，敵我位置清清楚楚，一邊是濃煙瀰漫，很多民房正在起火燃燒，守兵都在戰壕中抵抗，地面無人走動。另一邊沒有什麼煙火，大路、小路都有人在走動，有些村莊停有車輛。這正是敵人一方，憑其重武器向我方進攻。
我空軍以一箇中隊在上空警戒，分兩波次輪流自行攻擊。那些鬼子根本沒有想天上會出現我們的飛機，所以一切照常活動，若無其事
！
及至炸彈落下，才張皇失措，有的從道路向旁飛跑，有的從馬背跑到馬下，有的從屋裡向外跑，有的又從屋裡向外跑。整個敵陣亂成一團，如同熱鍋上的螞蟻一般。每架飛機六十四公斤炸彈一次投下，敵人陣地頓時全面開花，濃煙滾滾，火光閃爍。雖然從空中看不清被炸的屍體，但未喪命的鬼子從一團團濃煙中向外拼命逃跑的狼狽相卻看得一清二楚。
正當第八中隊在中隊長陸光球的帶領下進行攻擊時，又發現在敵轟炸機兩架由徐州方向飛來。這可能是從南京方面飛來對魯南進行轟炸任務的飛機，也是活該它倒黴，正好撞上我正執行任務的驅逐機中隊。七中隊中隊長歐陽森立即帶領三架飛機迎頭攻擊，一次對射不過十秒鐘，一架敵飛當場起火，另一架墜毀在敵人陣中，歐陽森左手被敵射傷，我方飛機完好，無一損失，全部飛回駐地。
空戰之後，地面的戰鬥繼續激烈進行。
迄11時，康平營己傷亡過重，成不支之勢。王麟從預備隊中抽調程子儀連增援。
程連跑步到達大季寨時，敵人己攻入我軍陣地。程子儀一看，立命全連衝鋒，掄起大刀就衝進敵羣，一百多條漢子如猛虎下山，一頓手榴彈加大砍大殺，陣地上熱血飛濺！康營見來了援兵，士氣倍增，又將敵人逐出陣地。程子儀連長在搏鬥中負傷，全連傷亡過半。
12時，敵人援軍又到，我康營一個陣地上的汪連全連陣亡。
在康營陣地己呈千鈞一髮之際，又有一股敵人繞過康營和後面的金山、常峪陣地，直接在我縱深池頭集同從滕縣城防中增援來的熊順義營和江有厚加強連發生激戰。
熊順義營在頭天增援來後，在池頭集的北面山頭佈防。但這裡山石堅硬難於構築工事，於是熊營等將工事推向山北麓和山前深溝，在這裡趕築防禦工事，構成濃密火網，準備阻擊敵人。
敵人的迂迴部隊到達池頭集前面，沒有料到我軍埋伏在山麓，於是對準各山頭就開炮猛烈轟擊，打得山頭飛砂走石，一片狼藉。
可在山麓和深溝中的部隊卻很少傷亡，呆在那裡看熱鬧。
當衝鋒的敵人一進入我軍陣地前時，我工事裡的機步槍一齊開火，打得敵人人仰馬翻，摸不着頭腦。特別是有一些池頭集的年青人也參加到我守軍的隊伍中，在山側深溝裡，忽前忽後，忽左忽右，真如當年的梁山好漢，神出鬼沒，一連打退敵人的四次衝鋒，始終沒有讓敵人越過池頭集。
次後，大量的當地民衆回憶起了發生在這裡的戰鬥：
“一九三八年舊曆二月十三日，爲了阻擊日軍南進滕縣境內，川軍隊伍到北邊的石牆、古路口一帶佈防阻擊。經過激烈戰鬥，我川軍退守在這裡——燕山。川軍只有一兩挺輕機槍，連長個頭不高，打仗真有種！他帶四、五個人在洪山口往北打那些爬山坡直衝過來的鬼子。機槍連打幾梭子，日本鬼子被打死的可不少！據說那衝上來的鬼子有咱們中國編制的一個連，只沒剩，全讓川軍消滅了.........”
保護國家免遭荼毒，是民族的最高利益，也是軍人最神聖的職責
。戰鬥到後來，生死置之度外的四川兵就在行將慷慨決死時，還在呼喚村民躲避子彈。
這是多麼可敬可愛的官兵！
又有當地民衆回憶道：
“中央軍到底是咱們中國的軍隊，對咱老百姓很關心、很愛護。到了快要抵抗不住，要撤退的時候，向該村民大聲喊叫，催逃：——‘老鄉啊（川音），你們趕快找地方避一避噢，日本鬼子上來，我們就要和他們拼命嘍..........’‘老鄉啊！別亂動，不要慌着站起來，鬼子的子彈正打着呢..........’
後來，咱川軍的武器不行，日本鬼子的坦克開過來，重機槍一個勁地掃射，咱川軍終於頂不住，只好從鄒縣的石牆、古路口退過來，又經洪山口退到池頭集，撤到滕縣去守城。”
3月15日這一天，雖然鬼子佔領了我740團幾處陣地，但我軍節節抵抗，日軍始終沒有打通從石牆村到滕縣的公路，反而付出了慘重的代價。！
3月15日下午，滕縣縣城。
滕縣縣城是一座近四方形的城廓，東西略長。城牆高約六米，磚石混築，修得還算堅固，雖歷經數百年的戰亂，至今依然完好。
在西門城外西關，有一座火力發電廠，前敵總指部就設在電廠內。
前敵總指揮、41軍代軍長、122師師長王銘章中將正在指揮部裡，他一會兒同參謀長趙渭賓急匆匆地交談幾句，一會兒又怔怔地盯着掛在牆上的大比例尺作戰地圖，他目光似乎要穿透地圖上的紅綠箭頭，直接到達那硝煙四起的戰場。桌上的香菸缸己經由衛士清理過幾次，但仍然不斷地有菸頭丟進來。
參謀人員不停地來來去去，用紅蘭色鉛筆和小旗把最新的戰場進展情況標在地圖上。表明日軍位置的紅色箭頭和小旗不斷分枝向南伸延，除了左翼大石牆村方面那一枝被擋住停止不前以外，其餘各處，這些紅色箭頭都己越過了滕縣北部的山地，伸進了平原大壩。就像山洪瀑發的洪水越過了圍堵它的堤壩，沿着溝壑小渠不停地漫延開來。雖然在紅色的包圍圈中還有一些蘭色的孤島，顯然，這些孤島也將很快被淹沒掉。日軍進攻的速度出人意料的快，第10師團果然名不虛傳！
此時，集團軍總部參謀鍾朗華奉孫震之命來滕縣瞭解情況，隨便看望王銘章，看見縣城四周都有我軍崗哨，要害之處都堆着沙袋。縣長周同正在組織非戰鬥人員和城中婦老撤離。在指揮部裡，王銘章匆匆同他談了幾句，又忙着去接電話，遠處又傳來敵機嗡嗡直叫的聲音和槍炮聲。鍾朗華都看在眼裡，同趙謂賓交換了一陣意見，回臨城覆命去了。
5時左右，偵察兵報告說，在縣城東北十多裡的地方己經發現敵蹤，敵人的一支近萬人的大部隊撇開正在激戰中的界河、北沙河陣地，由坦克和裝甲軍開路，自東側朝縣城迂迴包抄過來，看樣子是要插到城南，截斷守軍向南的退路！意圖很清楚，敵人不僅要佔領縣城，而且要將我壓迫到縣城和微山湖間的平原大壩中加以殲滅。
顯然，戰場的重心即將轉移到縣城來
。
此時，我軍的戰鬥部隊幾乎都在縣城以北的地區同敵人混戰膠着在一起，無法脫身。城裡只有三個師部、一個旅和直屬它的四個警衛連、一個通訊連和一個衛生隊，此外即沒有任何戰鬥部隊。在城牆上和城門口站崗巡邏的只有縣長周同帶領的五百來個警察和保安隊。偌大一個縣城，近於一座空城！
現在，全軍只有一支部隊還沒有同敵軍接觸。這就是遠在縣城以東協助臨沂友軍作戰的122師366童澄旅。這個旅實際也只有王文振一個戰鬥團。
王銘章己於14日夜十萬火急電令該旅回援縣城，但該旅遠在一百四十里之外，而且駐防在沂蒙山區，回援的途中還必須經過日軍的迂迴部隊控制的區域，能否及時增援到守城之中，看來把握不大。
王銘章急電在臨城的集團軍總部，請求增援！
其實王銘章也知道，總司令部也是一個空架子，沒有任何直屬隊伍，在臨城警衛總部的一共只有三個步兵連和一個手槍連。
孫震在電話中告訴他，己經讓營長劉止戎帶着這三個步兵連乘車趕來縣城，同車到達的還有一列軍火。總司令部只留下了這個手槍連作保鏢。臨城原來的警察局長己經在韓復榘逃跑時不知去向，後由城中各界公推了一位中學校長在代行局長職務，帶領警察等管理城中治安。還叮嚀王銘章不必過慮，這裡有一手槍連足矣。
同時，孫總司令還說，中央軍湯恩伯兵團十萬人己奉命從河南商丘來援。
其先頭一個師己於中午到達臨城，總司令己去過催請，要他們儘快北上滕縣。只是因爲這位師長說，要待他們的軍長到達後才能進入戰地，現在軍長王仲廉估計己到了徐州。
因此，援軍何時可抵滕縣，現尚無可斷言。聽到這裡，王銘章心裡稍微感到落下一顆定心丸。
湯恩伯軍團是一支裝備精良的隊伍，配備有全國少有的十五釐米口徑火炮，它的裝備不僅川軍望塵莫及，就是中央其餘各部也難見項背。
這裡，孫震在電話中所說的湯軍的一個師己到臨城的話不確，實際上此時到達臨城的只有這個師的一個團，師主力還在商丘未動！
5時30分，偵察向王銘章報告，縣城東北方向的敵軍還在不斷聚集，似有新的動作。而總司令部的劉止戎營還沒有消息，就是劉營能馬上趕來，也是杯水車薪，無所大用。
童澄旅也是沒有一點消息，還不知能否通過日軍這股迂迴部隊的聚集區到達縣城，心急如焚的王銘章下了一個決心，拿起電話，叫通了在白沙河前線的727團！
同樣，這個時候的集團軍司令部也是心急如焚，滕縣已經到了再也耽誤不起的地步了，可是援兵究竟在哪裡？
司令部已經打空了，再也無人可調！
就在最危急的關頭，浩浩蕩蕩的卡車隊伍忽然出現在了戰場之中！