3月17日、18日，日军第2军第10师团的濑谷支队先后攻占了临城及滕县，令步兵第63联队的第1大队(欠1个中队)继续沿津浦路南进，向韩庄追击；为了控制枣庄煤矿，又令第63联队的第2大队向峄县追击。3月19日，日军第63联队的第1、第2大队分别击退了刚刚赶至沙河及峄县布防的第20军团第85军第89师的第6旅及第4师的第23团，占领了韩庄、峄县。
由于临沂方面日军第5师团坂本支队进攻受挫、处境困难，第2军参谋清福大佐到兖州面告第10师团师团长，希望对坂本支队予以支援。师团长矶谷廉介于20日命令濑谷支队：“须确保韩庄至台儿庄运河一线，并警备临城、峄县，同时应以尽可能多的兵力向临沂方面前进，协助第5师团战斗。”濑谷启即率第63联队进至峄县；22日，根据师团长意图下达了作战命令，主要内容为：“(1)第63联队第1大队(欠1个中队)担任韩庄地区的守备。(2)第63联队第2大队，配属野炮1个大队，明日(23日)从峄县出发，进占并确保台儿庄附近运河一线地区。(3)步兵第10联队，明日从临城出发，向临沂方向前进，策应第5师团之坂本支队作战。(4)濑谷支队主力集结于峄县附近”，观察情况的发展，再作出下一步的处置。3月22日，濑谷启得到航空兵空中侦察的报告：微山湖上中国军队约千余艘小船正向湖东的夏镇前进。由于这一新的情况，濑谷启改变了决心，支队主力亦暂不向峄县集中，仍留临城地区，准备应付微山湖方面可能发生的进攻，但第63联队第2大队的任务不变，仍向台儿庄进攻(称该大队为“台儿庄派遣队”)。
当津浦路北段日军开始由邹县南进时，军事委员会除将汤恩伯第20军团转移于第五战区外，3月14日又将军事委员会直接掌握的孙连仲第2集团军转隶第五战区。李宗仁在临城失守时决心集中兵力将向津浦路南进的日军围歼于临城以南地区。3月19日拟定了作战命令，21日报请******审核。其关于津浦路正面作战的主要内容为：“(1)临城、峄县、韩庄间之敌约步兵三联队、骑兵1联队、炮兵1联队、坦克车五六十辆，自14日以来，在界河、滕县、南沙河及临、枣各地与我邓集团(指第22集团)及王军(指王仲廉第85军)激战，现分部南进，已达韩庄及峄县附近，其主力似尚在临城。(2)战区以收复鲁中广大地区为目的，以一部在运河之线取攻势防御态势，以主力由峄县东南及东北山地，侧击南下之敌，聚歼于临枣支线与韩庄运