军痛击之下终于丧失了继续战斗的意志，狼狈撤回河东，然后掉头向北逃窜。
得知临沂大捷的消息之后，最高当局致电李长官、黄浩然张自忠、庞炳勋，予以嘉勉。
几乎就在张自忠取得临沂大捷的同时，矶谷廉介的第10师团终于攻克了滕县！
由于第22集团军的作战指导是企图以阵地防御将日军阻止于滕县以北，所以在日军进攻前后逐次将主要战斗部队全部部署于滕县城北各地，滕县城关地区仅有第第364旅1个旅部，共有4个特务连的战斗部队。
当战斗进展激烈、城外各阵地伤亡急剧增加、形势极为严峻时，第五战区电令22集团军司令孙震：“滕县为津浦路北段要点，关系全局，应竭力死守。”孙震将情况及命令告知王铭章后，王铭章决定加强城防力量，固守待援，于是他做出了集兵力守卫滕县县城的决定！。
但是王铭章的防御计划并没有实现，他电令撤入滕县守备的第366旅仅有先头部队第366旅主力在城头村附近与日军迂回主力部队遭遇，被迫向临城方向退走。滕县城关地区的部队虽然番号众多，但实际的战斗人员仅有3000余人，还有相当一部分是地方武装。
将滕县团团围住的濑谷支队主