不仅如此，寺内寿一还积极和华中派遣军联系，继续执行南北两路夹攻的战略，企图占领徐州。
当时由于南京大屠杀，迫于国际舆论压力，华中派遣军司令官松井石根被撤职，奉调回国。而华中派遣军司令官一职由，刚刚晋升陆军大将不久的畑俊六接任。
畑俊六和寺内寿一商议之后，两个老鬼子也是一拍即合，随后畑俊六调集了华中派遣军第3师团，第6师团，第9师团，第13师团，第101师团等部，总计近二十万大军，准备向北进攻，协助华北派遣军攻占徐州。
然而想要发动如此大规模的作战，也需要一段时间的准备，华中派遣军虽然之前已经成功占领了南京及附近的大片区域，但是始终未能歼灭中国军队主力，江浙皖地区仍然留有许多中国军队，而华中日军在短时间内也无法将其彻底肃清，使得华中日军主力被拖延住，始终无法全力进攻徐州。
畑俊六综合各方面的情况之后，最终决定于五月中旬发动进攻。然而急于雪耻的寺内寿一已经等不及了，再次抢先出手了。
4月17日，寺内寿一下达了进攻徐州的作战命令。日军第16师团及第114师团随即离开济宁南下进攻藤县，于此同时独立混成第五旅团负责牵制临沂之第五十九军等部，板垣征四郎亲自率领得到补充的第五师团主力及独立混成第三旅团，绕过临沂向枣庄，峄县方向进攻。
此次日军来势汹汹，第五战区司令长官李宗仁将军，严令各部队不惜一切代价阻挡日军的攻势。当时中国统帅部已经制定了在徐州与日军决战的计划，几十万大军正在向徐州地区集结。
然而没等中国军队集结完成，华北日军便抢先发动了进攻，而且这次日军聚集了十万大军，攻势猛烈。各地守军虽然拼死抵抗，但是最终没等挡住小鬼子的进攻，战斗进行到了四月底，藤县，枣庄，峄县等地相继失守，日军再次逼近台儿庄，徐州的安全也受到了严重的威胁。
在此期间，秦锋率领独立支队先后两次伏击了日军第五师团的辎重部队，歼敌上千人，缴获了大量的武器装备和物资，但是仍然未能阻止住日军的攻势。
鉴于台儿庄局势危急，李宗仁将军被迫下令张自忠和庞炳勋所部，放弃临沂支援台儿庄战场，日军独立第五混成旅团随即攻占了临沂，随即南下与第五师团等部会和，继续进攻台儿庄方向。
由于此时支援徐州的几十万大军相继赶到了徐州，并投入到了一线作战，日军再次被挡在了台儿庄一线，小鬼子猛攻数日，始终未能取得实质性进展，战局一时间陷入了僵持阶段。
为了确保此次战役的胜利，华北派遣军司令官寺内寿一大将带着自己的司令部赶到了济宁，就近指挥作战。
然而日军在台儿庄一线再次撞得头破血流，令寺内寿一恼羞成怒，这老鬼子不顾形象的拍着桌子大声骂道：“废物，统统都是饭桶，大日本皇军的脸面，都让这群混蛋给丢光了。”
华北派遣军参谋长冈部直三郎连忙劝慰道：“司令官阁下息怒，如今支那人在徐州附近集结了几十万精锐部队，而且在台儿庄，徐州等地构筑了坚固的防御工事，如今华中派遣军方面迟迟没有发动进攻，仅凭我们华北派遣军十万大军，与数倍于皇军的几十万支那主力正面硬抗，想要取胜确非易事。”
“八嘎！照你这么说，我们只能等待华中派遣军准备充足之后，一起发动进攻了？可是我已经等不及了。”寺内寿一一脸愤怒的大声吼道：“如果不能攻占徐州，实在难消我心中之恨。”
冈部直三郎连忙说道：“司令官阁下稍安勿躁，按照计划，最多再等几天，华中派遣军方面便会在南线发动进攻。不过在这段时间内，我们也不必干等着，想要彻底击溃徐州的支那军队，卑职以为皇军应该改变战略，仅从正面发动进攻，即便能够取胜，也肯定是惨胜。”
寺内寿一闻言皱起了眉头，想了想后，试探着问道：“这么说冈部君已经想到了更好的战略了。”
冈部直三郎连忙一脸恭敬的说道：“卑职确实有些想法，只是是否可行，还望司令官阁下指教。”
“呦西！那你就说说你的战略。”寺内寿一点了点头说道。
“哈伊！”冈部直三郎连忙恭敬的应了一声，随后伸手指着沙盘说道：“司令官阁下请看，如今支那军队在徐州附近集结了几十万军队，自从七七事变之后，支那军损失惨重，如今聚集在徐州的这几十万军队，大多都是支那军的精锐部队。如果皇军能够将这几十万支那军队一举全歼的话，到时候恐怕支那政府再也无力和皇军对抗，只能乖乖的向大日本帝国投降了。”
“呦西！你说的非常有道理。”寺内寿一点了点头说道：“然而支那人毕竟有几十万大军，想要将其击溃都不容易，如果要将其一举围歼，恐怕就更难了。”
冈部直三郎连忙说道：“司令官阁下英明，一下子就说到了问题的关键。司令官阁下请看，目前皇军的主要兵力，都集中在台儿庄到微山湖一线，支那军队主力也大多布防于此，严防死守。如果皇军能够在这个时候，派出一支部队，从微山湖西侧发动进攻，迂回到徐州以西地区，切断陇海铁路，从西面包抄徐州。届时华中派遣军也会从南面发动攻势，如此一来，我们便可以将支那军的几十万精锐部队一举包围在徐州附近，届时想要全歼这股支那军队，就只是时间问题了。”
寺内寿一闻言微微一惊，随后低着头仔细的看了一眼沙盘，满意的点了点头说道：“岗部君不愧是帝国之栋梁，此计甚妙，如果之前我们能够按照这个战略的话，也许第十师团就不会遭遇惨败了。”