4月5日，第一戰區司令長官程潛到徐州參與台兒莊督戰，並下令要求4月6日至4月8日限期圍殲台兒莊以北日軍。同日，蔣介石給湯恩伯發電責問，為何“以十師之眾對師半之敵”焉然不能取勝？前線各部隊在上峰的嚴令下，開始不惜傷亡，加緊對日軍的攻擊。關麟征率52軍肅清蘭陵、洪山之敵，南下向日軍發動猛攻；王仲廉所部85軍東進，重創板垣部，回師直指台兒莊。此時，肖汪附近的日軍阪本支隊雖與瀨穀支隊會合，但在北、東、南三麵受到第20軍團第75軍的猛烈攻擊，加之與第5師團的後方補給線被切斷，處境十分困難。由於阪本支隊損失慘重和隻能從瀨穀支隊得到部分的糧食和彈藥，第5師團命令阪本支隊回撤臨沂。瀨穀支隊得知阪本支隊準備回撤後，也向第10師團要求後撤，但未獲得批準。
城內的31師和新十四師，也投入了全部的力量，殺紅了眼睛一樣，向莊內的敵人發動全力反攻。一時之間，莊內的敵我兩軍殺聲震天，身穿三種軍服的部隊絞殺在了一起，整個莊子都成了戰場，幾乎完全沒有了前線和後方的區別。雙方的士兵幾乎就是象條件反射一樣，在極短時間內作出動作，決定著自己或者對方，誰還活著，誰下地獄。
4月6日，李宗仁趕赴台兒莊附近，親自指揮全線總攻。中國軍隊全線出擊，殺聲震天。敵軍已成強弩之末，彈藥汽油用完，機動車輛多數被擊毀，其餘也因缺乏汽油陷於癱瘓，日軍狼狽逃竄。
在這種情況下，瀨穀支隊攻城不下，進退兩難，損失很大，不得不燒毀大批不易搬動的物資，槍殺了軍馬，丟棄了大量的武器和裝備向北撤退，準備撤往嶧縣。4月6日夜，瀨穀支隊撤至北洛一線。隨後，阪本支隊與瀨穀支隊的聯絡中斷，陷入孤立無援的境地，無力應對四麵八方的中國軍隊幾乎不停息的進攻，被迫於4月7日星夜向北撤退。
在莊內製高點上觀察日軍動向的劉建業，發現鬼子有要撤退的跡象，馬上向開到前線親自指揮的李宗仁匯報。李宗仁接到匯報，立即下令台兒莊一帶所屬各部隊，立即轉入全麵反攻，追擊撤退的日軍部隊。第20軍團的第52軍、第85軍和第75軍先後追擊到甘露寺、紅瓦屋屯一帶。左翼第13軍第110師開始向嶧縣南麵的獐山一線攻擊。台兒莊內的第31師和新編十四師，也奮起追擊，在將城內殘餘的日軍殲滅後占領了各個城門和城外的園上村。其中，劉建業親自帶著警衛連，第一個衝上了台兒莊的北門，再用看到砍斷了插有鬼子膏藥旗的旗杆以後，親手升起了一麵青天白日滿地紅國旗，並帶領著自己的部下，一邊向國旗致軍禮，一邊齊聲高唱中華民國的國歌。這個場麵被隨軍的記者用鏡頭記錄了下來，還給了劉建業一個清楚地正麵形象。這張照片一天以後，被武漢的《中央日報》和《掃蕩報》用做了頭版頭條報導台兒莊戰士的大幅題圖照片。
台兒莊左右翼的孫連仲部第30師和第27師聽說反擊，神情振發，命令一下，殺聲震天，先後追擊到泥溝附近，繳獲許多戰車和物資。此時，原在魯西的第三集團軍下屬曹福林第55軍渡過微山湖和大運河後已到達臨城、棗莊以北地區。日軍在後路被斷的情況下，慌忙竄入嶧縣附近的獐山、九山及稅郭等堅固圍寨死守待援。
敵兵遺屍遍野，各種輜重到處皆是，磯穀本人率殘部拚命突圍。中國守軍開始在台兒莊內肅清殘敵。
李宗仁在4月7日下令所有參戰的中國軍隊，抓住日軍潰退的戰機，全力反擊掃蕩。一時之間在魯南地區，中國軍隊是四麵合擊，日軍是拚命地奔逃，阪本支隊沿台棗支線退至嶧縣、棗莊一帶。至此，台兒莊戰役結束，日軍死亡的人數超過16000人，是日軍自明治維新以來，在戰場上最大的一場敗仗。
台兒莊一戰，中國投入兵力20多個師計12萬人，其中台兒莊方麵6萬人；日軍投入2個師8個團約3萬人，其中台兒莊方向7個團。中國軍隊擊敗日軍第5、第10兩個精銳師團，以損失近2萬人為代價，取得殲敵萬餘人的戰果，繳獲日軍坦克40輛，火炮50餘門、步兵炮77門、機槍931挺、步槍萬餘枝。並繳獲了大量武器及其他軍用物資。這次戰役，幾乎使台兒莊變成一片焦土，日軍的機動車輛多被擊毀，敵人的屍體及自焚骨灰甚多。
當時中國軍隊以10個師之眾對敵一個半師團，兵力占絕對優勢。但湯恩伯態度消極，雖處在敵側有利態勢，也沒有積極抓住戰機把敵人徹底包圍殲滅。然而打退了敵人總算是空前的一次大勝利。
捷報傳來，舉國歡騰，熱烈慶祝台兒莊會戰的勝利。全國各界、海外華僑，以至同情我國抗戰的世界各國人士紛紛來電來函。武漢三鎮和廣州市等大城市，皆有幾十萬人舉行規模空前的盛大集會和遊行，歡慶勝利。武漢三鎮。當地軍民不分男女老幼，都沉浸在節日般的興奮中，到處是歡呼雀躍的人群；
大街小巷，家家戶戶門前掛起青天白日國旗，連成一片，以示愛國；
街道上到處是橫的豎的大幅標語：“慶祝台兒莊大捷”、“中國必勝”；
鞭炮聲把全城都吵翻了天；
報館的人用汽車裝了大捆大捆的號外，在街上鋪天蓋地地撒；
五花八門的救亡團體競相湧上街頭，遊行、喊口號、唱歌，即興演講，表演戲曲，盡情地醜化侵略軍；
城內的31師和新十四師，也投入了全部的力量，殺紅了眼睛一樣，向莊內的敵人發動全力反攻。一時之間，莊內的敵我兩軍殺聲震天，身穿三種軍服的部隊絞殺在了一起，整個莊子都成了戰場，幾乎完全沒有了前線和後方的區別。雙方的士兵幾乎就是象條件反射一樣，在極短時間內作出動作，決定著自己或者對方，誰還活著，誰下地獄。
4月6日，李宗仁趕赴台兒莊附近，親自指揮全線總攻。中國軍隊全線出擊，殺聲震天。敵軍已成強弩之末，彈藥汽油用完，機動車輛多數被擊毀，其餘也因缺乏汽油陷於癱瘓，日軍狼狽逃竄。
在這種情況下，瀨穀支隊攻城不下，進退兩難，損失很大，不得不燒毀大批不易搬動的物資，槍殺了軍馬，丟棄了大量的武器和裝備向北撤退，準備撤往嶧縣。4月6日夜，瀨穀支隊撤至北洛一線。隨後，阪本支隊與瀨穀支隊的聯絡中斷，陷入孤立無援的境地，無力應對四麵八方的中國軍隊幾乎不停息的進攻，被迫於4月7日星夜向北撤退。
在莊內製高點上觀察日軍動向的劉建業，發現鬼子有要撤退的跡象，馬上向開到前線親自指揮的李宗仁匯報。李宗仁接到匯報，立即下令台兒莊一帶所屬各部隊，立即轉入全麵反攻，追擊撤退的日軍部隊。第20軍團的第52軍、第85軍和第75軍先後追擊到甘露寺、紅瓦屋屯一帶。左翼第13軍第110師開始向嶧縣南麵的獐山一線攻擊。台兒莊內的第31師和新編十四師，也奮起追擊，在將城內殘餘的日軍殲滅後占領了各個城門和城外的園上村。其中，劉建業親自帶著警衛連，第一個衝上了台兒莊的北門，再用看到砍斷了插有鬼子膏藥旗的旗杆以後，親手升起了一麵青天白日滿地紅國旗，並帶領著自己的部下，一邊向國旗致軍禮，一邊齊聲高唱中華民國的國歌。這個場麵被隨軍的記者用鏡頭記錄了下來，還給了劉建業一個清楚地正麵形象。這張照片一天以後，被武漢的《中央日報》和《掃蕩報》用做了頭版頭條報導台兒莊戰士的大幅題圖照片。
台兒莊左右翼的孫連仲部第30師和第27師聽說反擊，神情振發，命令一下，殺聲震天，先後追擊到泥溝附近，繳獲許多戰車和物資。此時，原在魯西的第三集團軍下屬曹福林第55軍渡過微山湖和大運河後已到達臨城、棗莊以北地區。日軍在後路被斷的情況下，慌忙竄入嶧縣附近的獐山、九山及稅郭等堅固圍寨死守待援。
敵兵遺屍遍野，各種輜重到處皆是，磯穀本人率殘部拚命突圍。中國守軍開始在台兒莊內肅清殘敵。
李宗仁在4月7日下令所有參戰的中國軍隊，抓住日軍潰退的戰機，全力反擊掃蕩。一時之間在魯南地區，中國軍隊是四麵合擊，日軍是拚命地奔逃，阪本支隊沿台棗支線退至嶧縣、棗莊一帶。至此，台兒莊戰役結束，日軍死亡的人數超過16000人，是日軍自明治維新以來，在戰場上最大的一場敗仗。
台兒莊一戰，中國投入兵力20多個師計12萬人，其中台兒莊方麵6萬人；日軍投入2個師8個團約3萬人，其中台兒莊方向7個團。中國軍隊擊敗日軍第5、第10兩個精銳師團，以損失近2萬人為代價，取得殲敵萬餘人的戰果，繳獲日軍坦克40輛，火炮50餘門、步兵炮77門、機槍931挺、步槍萬餘枝。並繳獲了大量武器及其他軍用物資。這次戰役，幾乎使台兒莊變成一片焦土，日軍的機動車輛多被擊毀，敵人的屍體及自焚骨灰甚多。
當時中國軍隊以10個師之眾對敵一個半師團，兵力占絕對優勢。但湯恩伯態度消極，雖處在敵側有利態勢，也沒有積極抓住戰機把敵人徹底包圍殲滅。然而打退了敵人總算是空前的一次大勝利。
捷報傳來，舉國歡騰，熱烈慶祝台兒莊會戰的勝利。全國各界、海外華僑，以至同情我國抗戰的世界各國人士紛紛來電來函。武漢三鎮和廣州市等大城市，皆有幾十萬人舉行規模空前的盛大集會和遊行，歡慶勝利。武漢三鎮。當地軍民不分男女老幼，都沉浸在節日般的興奮中，到處是歡呼雀躍的人群；
大街小巷，家家戶戶門前掛起青天白日國旗，連成一片，以示愛國；
街道上到處是橫的豎的大幅標語：“慶祝台兒莊大捷”、“中國必勝”；
鞭炮聲把全城都吵翻了天；
報館的人用汽車裝了大捆大捆的號外，在街上鋪天蓋地地撒；
五花八門的救亡團體競相湧上街頭，遊行、喊口號、唱歌，即興演講，表演戲曲，盡情地醜化侵略軍；