下午2时，二十七师接孙连仲总司令电令，下午3时30分命令七十九旅今夜务用小部队袭占园上，阻绝敌与台儿庄之通路；令八十旅今夜派游击队设法破坏南洛村南之石桥及兴隆桥，断绝敌人后路。
台儿庄左翼战场三十师接孙连仲总司令命令后，马上进行战斗部署，因该师渡河于本午始可完毕，即令四十四旅以主力于拂晓向三里庄之敌进攻，成功后即侧击刘家湖，以完成截断敌之连络线，阻敌增援部队南下任务。
29日拂晓，四十四旅以一团兵力向日军攻击。三里庄有日步兵约四五百名，并附有机械化部队，敌人装备明显优于我军。当我步兵接近敌300米时，敌以猛烈火力向我部队攻击。我官兵奋不顾身，冒炮火前进与敌对攻。同时，敌战车出动，在阵前横冲直撞，我阵地被敌冲乱，敌步兵又借其战车掩护施行逆袭。敌我力量悬殊，我官兵虽英勇杀敌，但损伤甚重，且已天亮，故进攻未获进展，遂留少数部队与敌保持接触，以阻其增援台儿庄，其余撤回原阵地。
29日晚8时，三十师张金照师长为达成该师以截断敌之连络线，阻敌增援部队南下，并侧击刘家湖之敌，以使我二十七、三十一两师作战容易之目的，决定于本夜12时，以主力袭击三里庄，以一部袭击南洛之敌。
战斗从29日夜12时开始，至30日2时，我军将南洛完全占领。与此同时，我攻击三里庄的部队也于夜12时开始行动。与敌肉搏达1小时，占领三里庄一半。30日3时，敌增兵向我反攻，我方因伤亡过重，又受敌三面包围，难以再行攻击，为维持原阵地，均先后撤回。是役毙敌约二三百人，我亦伤亡200余人。
30日上午，三十师发现敌援兵由北驶南，装甲汽车4辆进入北洛，步骑兵、炮兵约1联队附坦克20辆向贾口方向驶去。即以一部向贾口、黄口一带，迎击该敌，以达阻敌援军南进之目的。上午9时40分，该师一七七团二营与敌骑兵在黄家口激战。后敌逐渐增加兵力，已数倍于我，敌众我寡，该营官兵与敌往复肉搏达10余次，损伤过半，仍坚持战斗，使敌无法前进一步。
台儿庄右翼战场，30日零时起二十七师即派多组小部队向刘家湖之敌袭击扰乱。同日拂晓，我山炮营第三连于刘家桥附近发现日军装甲车及炮兵机关枪等麇集，当即向该敌射击，命中准确，敌纷乱奔驰。
30日，台儿庄中央战场计划歼灭城西北角之敌，解除西门交通之危害。上午10时，我迫击炮开始轰击，轰毁敌碉楼2所，敌纷纷窜据城角掩蔽部及民房抵抗，经我官兵奋勇杀敌，歼其大半。上午11时，敌机12架向台儿庄狂轰滥炸，投弹百余枚，房屋几全部倒塌，官兵伤亡300余人。
台儿庄城西北角之残敌仍在围攻中。第二十七师黄樵松师长令一五八团三营时尚彬副营长率第七、八两连急援台儿庄第三十一师夺回西北角。
时尚彬率第七、八两连官兵由台儿庄东南地区的黄林庄，以疏散队形，冒着日军猛烈炮火，跑步向东迂回，经南门进入台儿庄，投入反击战。由于庄内地形复杂，未经详查，八连进庄后遭到日军机炮火力的伏击，不到一个小时，全连官兵伤亡殆尽。王范堂第七连为机动部队，奉命在前沿阵地进行狙击，随时准备策应。为了击退城西北角的日军，王范堂向王冠五旅长建议由他亲率该连尚存的57名官兵（七连进台儿庄时为130多人），组成敢死队，绕道敌侧，前后夹击，以求全歼窜入之敌。王冠五接受了这一建议，并拟定黄昏前，再次集中迫击炮火轰击敌阵，继以轻重机枪扫射。王范堂率领第七连57名敢死队员，在炮击开始时出城西门，在墙外集结，待炮火停止后，沿墙向北跑步进入预定位置，待机枪停止扫射时，分数路爬墙而入插进敌侧。这57名敢死队员，头戴敌钢盔，身着敌军服，携带手榴弹、炸弹和手枪，向西北角残敌袭击。激战良久，敌军伤亡甚众，我敢死队员大部光荣牺牲，剩13人生还。经过此次战斗，夺取敌掩蔽部5处，房舍数幢，西北城角敌势被削弱。
31日上午1时，孙连仲总司令电令台儿庄右翼战场二十七师由潘坠向刘家湖之敌发起进攻。
上午5时40分，二十七师郭团即向刘家湖、刘桥之敌猛烈进攻，同时杨团亦由园上向三里庄之敌攻击，以牵制敌人。我官兵不怕牺牲奋勇猛进，敌亦以炽盛火力向我还击，激战至正午12时，敌又以步骑炮联合部队约三四百名，战车8辆，围攻我郭团守备的岔路口阵地，我官兵沉着抵抗，与敌死拼，毙敌甚众，敌仍猛进不退，双方发生肉搏战，喊杀之声撼动天地。当时我战车防御炮将敌战车击毁3辆，却突受敌重炮还击，我战车防御炮2门又被击毁。此时我游击队已由柳园绕至敌之后侧背向敌猛击，我燕子景、潘坠等处部队，亦向敌夹击。激战至下午4时，敌伤亡惨重，横尸遍野，渐渐不支，遂退入刘桥村内，凭据民房碉楼与我相持，我亦伤亡官兵约300余名，战况稍缓。
下午5时，敌复以战车8辆包围我岔路口，以11辆阻塞园上、孟庄间，同时敌还集中野、山重炮数十门，向我守备各军猛烈轰击，许多房屋被击毁。我守兵只能凭残垣断墙死守阵地。我官兵以步机枪、炸弹等武器与敌战车搏斗，敌人进攻未能得手。我又选派精锐兵力，由左右两侧抄袭敌后，卒将围攻我岔路口敌人击退。此时园上之敌始终用战斗扼守，晚间又派步兵百余人增援，向我猛攻，我亦派兵侧袭该敌。双方相持至晚10时，我为使敌疲劳，决定组织夜袭小组，骚扰敌兵。围攻我园上、孟庄之敌，受我夜袭部队的威胁，终被击退。其战车被我用手榴弹炸毁两辆，其余均退刘家湖，园上、孟庄转危为安。
是日晨，我二十七师第八十旅以果敢的行动出击敌左侧背，直捣刘家湖。我集中攻击敌炮兵阵地，形成一点歼灭战，敌轻重大炮80余门，陷入我火网之内，难以转移，损失惨重。此时刘家湖敌人开始反攻，园上之敌也呼啸来援，敌我双方发生激烈白刃战。中午，敌我均调整部署，双方炮战又激烈展开，我以劣势游击炮群，不定时向敌集中射击。当晚击毁敌刘家湖弹药库。
31日，台儿庄左翼战场，第三十师攻南洛，挫退敌人，一部已到运河万里闸、顿庄闸间。三十师李俊荣八十八旅（欠吴团）在滔家庙、彭家楼、小庄子、龚庄一带游击，威胁攻击台儿庄北站之敌。黄鼎新八十九旅（欠袁团）仍任河防守备，吴明林团向台儿庄移动，归三十一师指挥。
同日上午，当我右翼战场二十七师和左翼战场三十师，分别向刘家湖、南洛攻击，中央战场乜旅率部自台儿庄向北出击时，日军重野炮20余门，向台儿庄开始轰击，炮火之猛烈为前所未有，我城防工事被毁甚多。至下午2时，敌共发炮500余发，似有炸平台儿庄之势，我袁团几乎牺牲殆尽，其他各部亦损伤甚众。但三十一师防守官兵以殉国之心，与敌周旋。
晚8时，日军又向我发动攻击，城内外均发生激战。晚10时，台儿庄城西北角残敌，向我防线进攻，同时，东北之敌亦开始进攻，来势凶猛，我两地防线均被突破，敌由门北蜂拥入城，约500余名直沿城内大街向我进攻，咫尺之间，我官兵奋勇向前，与敌展开肉搏，毙敌甚众，各守防线迄未动摇，但被打开的北门突破口10余丈，没能堵塞。后敌从城西北角又突入百余人，向我西门推进，经抗击，敌被逼入西北角内。在我台儿庄内危急时刻，我援军先后入城，稳固防线。城内仍有巷战，但敌势已大为削弱。
同日，李宗仁司令长官向蒋介石报告台儿庄战况，并电请军令部将第六师、第十三师、第九十师3个师次第开徐州。
4月1日，蒋介石电李宗仁：对于台儿庄之敌务须歼灭。倘兵力不足可用援军，并须注意步炮协同。
同日，台儿庄敌情甚沉寂。三十一师师长利用战争间隙召集幕僚会议，商讨如何消灭城内之敌。最后决定：鉴于城内情势敌我双方正面进展均难，故敌积极由西北城角发展，我方应由城外东北或东方向城内突进，出敌不意，一举袭击，确实占领，再会同守备队夹击而歼灭之。为巩固台儿庄，应收复园上，以切断城内敌之外援与交道。上述方案报告孙连仲总司令后获准。
三十一师即令各部策应友军之攻击，并以一部有力部队规复台儿庄西北城角。
同日，上午8时，台儿庄右翼战场，敌步兵二三百名附战车7辆，向岔路口进攻，与我二十七师丁营发生激战。敌炮兵集中火力向我岔路口轰击，屋多被炸毁，我官兵沉着应战，坚守不退，并派游击队绕袭敌人侧背。激战至下午3时，敌又增派战车数量，但终未得逞。
下午2时，敌兵300余名，附山野重炮40余门，战车装甲车数十辆，向南进犯，占马庄。我马庄游击队被迫撤至黄庄。至下午2时半，我岔路口守兵伤亡已达百余名。下午4时，敌在黄庄布炮，对我燕子景、岔路口、低石桥等处射击，敌大部进抵常沟，向平滩疾进。丁营长仍在燕子景督率官兵，坚守拼战。
刘家湖之敌，以战车10余辆，步兵500余名，由刘桥、沧浪庙向我彭村阵地进犯。守军虽伤亡惨重，但均抱与阵地共存亡的决心，前仆后继，毫不退缩，苦战至晚9时，我仍坚守原阵地。
与此同时，二十七师一部协助攻打台儿庄东北角。
二十七师4月成立的奋勇队开始由台儿庄东北角向寨内之敌猛攻，激战甚烈，我军前仆后继，大呼杀敌，至4时卒将守寨之敌击溃，确实占领东北隅，延至东门，复于城内占领数处要点及碉楼，乘势分向东门以北及西北角扩张，毙敌百余名，残敌纷纷逃入东北、西北民房碉楼。至下午2时，将城完全占领，东门被我打开，可与我城外部队交通。旋将南门占领，与我三十一师守城部队于西南两门均取得联络。我孙营长即率入城部队屯驻城内，与三十一师协力坚守，并继续肃清城内之敌。
同日1时，我台儿庄城内外部队齐心协力，共同歼灭西北城角之顽敌。台儿庄左翼，我轻重迫击炮向城西北角之敌猛烈开火约1小时，敌损伤甚众。二十七师吴明林团第三营冲入，室战墙战与敌死拼，敌所据碉楼多为我炮火摧毁。该营第七连张连长率先登城，残敌越城逃遁，被我中央守备队潜伏城角之兵，堵杀殆尽。至此，敌占领达5天之久的西北角为我收复，残敌全部肃清。
下午2时，敌机9架向台儿庄及北站投弹60余枚，后敌炮又向台儿庄西北城角轰击。我新建工事被毁，旋即修复。下午5时，敌兵约两连向城北及西北角我阵地进攻，我官兵沉着应战，敌终未得逞。
4月2日晨，日军步兵三四百名，战车10余辆，由大黄庄向我彭村、上庄、陶沟桥等处二十七师阵地猛冲。另一路敌步兵300余人，战车数辆，向礓石沟、邢家楼等处阵地进攻，还有一路敌步骑兵千余名，由三河口向萧汪疾进，我后背已受威胁，形势极为严峻。我军官兵鏖战苦斗，激战1个多小时，敌且战且增，更集中其野山炮数十门，向我阵地猛烈轰射，我潘坠、雷草、燕子景、彭村、石佛寺一带阵地均化为灰烬，孟庄、裴庄、陶沟桥、五圣堂、王窑路、辛庄等处发生激战，我官兵伤亡惨重。
下午5时，敌愈战愈增兵，我李庄、五圣堂、五窑路、辛庄等处，均被敌重重包围，上村、陶沟桥、裴庄、孟村等处，战况尤为惨烈，我官兵奋勇抵抗，全力拼搏，苦撑至下午6时，敌联合兵种约3000余人，战车20余辆，以一部围攻我五窑路、陶沟桥，其大部由小庄以西之凹道极力向南运动，似有抢渡古梁城围迫我师部之企图，师部当即派骑特两连，坚固扼守东庄附近各路要口，同时我上村、裴庄亦被刘家湖之敌围攻，双方拼死恶斗，形成对峙。
下午7时，我园上、孟庄、五圣堂、五窑路等处守备部队，已与敌发生激烈之肉搏战，杀声震天，烟尘蔽空，血雨横飞。双方酣战竟日，是役我伤亡官兵400名，而敌死亡更在我两倍以上。为确保台儿庄计，我将战线缩短，二十七师师部移驻板埠。
此役我军官兵抗敌精神深为日方震惊，据敌《步兵第十联队战斗详报》对当日的战况记载如下：研究敌第二十七师第八十旅自昨日以来之战斗精神，其决死勇战气概，无愧于蒋介石的极大信任。凭借散兵壕，全部守兵顽强抵抗直到最后。
宜哉，此敌于此狭窄的散兵壕内，重叠相枕，力战而死之状，虽为敌人，睹其壮烈亦将为之感叹。曾使翻译劝其投降，应者皆无。尸山血河，非独日军所特有。不识他人，徒自安于自我陶醉，为国军计，更应以此为慎戒。