2月下旬,日军开始南下侵犯,庞炳勋要求部队严密防守,主动出击。在庞炳勋的指挥下,第115旅前出到莒县与日军激战,歼灭日军200多人,自己伤亡500多人,战后,撤退到临沂附近的相公庄。第116旅在垛庄、汤头一线截击日军,歼灭日军数十人,击毁汽车3辆,缴获汽车1辆,战后,部队退到临沂的诸葛城。
日军在3月上旬发动进攻,显然进行了充分准备。坂本顺少将率领的部队不但编制满员,还有飞机大炮配合。庞炳勋军长要求部队严守阵地,同时把日军进攻的严重情况如实向李宗仁报告。
李宗仁深思熟虑之下,觉得如要确保徐州安全,就必须加强兵力,遂向蒋介石要求调增兵力。
3月10日,日军在坦克、飞机和众多炮火的掩护下,向临沂发起了猛烈的攻击。庞炳勋军长严令部队坚守阵地,不准放过1名日本鬼子。激烈的战斗进行了一天一夜,日军始终无法突破第40军的防线。
这一天战斗,使徐州的外国使团和记者感到吃惊。日军精锐的坂垣师团的部队竟然无法突破中国一支“杂牌军”的防守,对此,他们感到非常惊讶。