南京、太原陷落之后，中国抗战在军事上更加困难。抗战5个月以来，中国军队失去了京沪平津等大片地区，人员和武器装备的损失极其严重，急需休整和补充新的兵源。同时，武汉会战又迫在眉睫。此时，日军实行南北夹攻，图谋打通津浦线，夺取徐州，直下武汉。第五战区所在的徐海地区，成为阻断敌方南北联络的壁垒和拱卫武汉的屏障，其战略地位十分重要。国民政府最高统帅部出于全盘战略的考虑，在积极加强武汉地区防御的同时，尽量从晋南、豫北抽调部队增强第五战区的兵力，并将其作为正面战场上新的战略重点和主要作战区域。
国民政府在八一三淞沪会战时，即已预见到位于南北两大战场之间的徐海地区的重要性。1937年10月12日，军事委员会下令设立第五战区，司令长官部署于徐州，规定其具体战略任务为：“确保鲁南及苏北，与敌持久抗战。”蒋介石为此特调派主张坚决抗战的桂系领袖李宗仁将军出任第五战区司令长官，赋予保卫鲁南苏北地区的重任。
李宗仁，字德邻，1891年8月13日生，广西临桂县人。1937年12月，李宗仁自南京赴徐州履任，全权指挥津浦线的防御战。当时第五战区的作战范围为：北至济南黄河南岸，南达浦口长江北岸，东自长江吴淞口向北延伸至黄河口海岸线。直辖地区有：山东全省和长江以北江苏、安徽两省的大部。辖区辽阔，责任繁重。第五战区所辖的部队除桂系的廖磊第二十一集团军和李品仙第十一集团军外，其余大部由各战区调来，其部队的番号和驻地大略是：第三集团军（总司令韩复榘），原为西北军，驻山东；第五十七军（军长缪激流），原为东北军，驻苏北；第五十一军（军长于学忠），原为东北军，驻青岛；第八十九军（军长韩德勤），由江苏省保安队改编，驻淮阴；第三军团（军团长庞炳勋），原为西北军，驻砀山；第二十六集团军（总司令徐源泉），原为晋军；第二十二集团军（总司令邓锡侯，孙震代），川军，原驻晋南，来自第二战区；第二集团军（总司令孙连仲），原为西北军，来自河南第一战区；第二十军团（军团长汤恩伯），中央军，来自河南第一战区。第九十二军（军长李仙洲），中央军，来自河南第一战区；第七十五军，原为浙军；第五十九军（军长张自忠），原为西北军，来自河南第一战区。
李宗仁到任后，根据最高统帅部确定的战略方针，制订了第五战区的作战计划：（1）保有鲁省大部分及苏北地域，与敌行持久战。
（2）作战初期，应把守黄河及沿海要点，直接阻止敌人之侵入；不得已时亦须逐次诱敌深入鲁南及苏北地区，准备会战，予以极大打击，获得最后胜利。
第五战区依此计划，做出了分3个阶段实施的部署。第一阶段：以第一线兵团将日军阻止在黄河北岸及沿海地区，延缓日军南进速度，使我第二线兵团有充裕时间在徐州附近部署完毕；第二阶段：如黄河失守，第一线兵团退至莱芜、泰安、新泰一线，设防固守，会同朝邹县、滕县推进之第二线兵团的友邻部队在兖州附近同日军会战；第三阶段：兖州附近会战万一失利，则在徐州进行决战。其决战方针为：以少数部队固守徐州，以大多数部队沿津浦路侧击，开展运动战、游击战，阻敌南进。
1937年12月，敌华中方面军在占领南京后，随即渡江北进，攻占浦口、滁县一带，显示出沿津浦线北上的作战意图。第五战区根据敌情变化，适时修订了作战指导方针，提出“以一部仍守备海岸及黄河沿岸，以大部转移淮河之线，拒止北上之敌，相机转移攻势”；“第三集团军以主力配备于济阳、东阿、泰安，沿黄河右岸设防，……竭力拒止敌之渡河，以巩固本战区北面”；“第五十一军即日以主力向临淮关、蚌埠间地区转进待命”；“战区直辖之各部队，仍位置于徐州附近，司令长官部仍在徐州”。
1937年12月20日，国民政府军事委员会电令第五战区，指示如下作战指导原则：（一）战区范围修订为：南界自长江口沿长江至湖北阳逻止，西南自阳逻至礼山沿豫鄂边境迄吴山镇，东北自黄河口，沿黄河至兰封、陈留、鄢陵、郾城、沁阳至吴山镇，与第一战区为界。
（二）战区根据地，为泰安鲁南间山地及豫皖边境固始、立煌（今金寨）、经扶（今新县）间山地。
（三）战区作战方针，为阻止侵入之敌，粉碎其打通津浦铁路线之企图，战区主力应配合地方武力，并用刚性与柔性之战法，展开全面作战，坚守战区根据地，与敌持久抗战。
第一分区（山东省境）以第三集团军为基干，应沿济南、泰安间铁路线两侧纵深配备有力部队开展游击，胁敌侧背，使其不能越过泰安南进，同时为本战区北战场挽回战局之枢轴。
第二分区（江苏省境）以第二十八集团军为主干，沿运河南段纵深配备阻敌南进，必要时主力退入徐州西南山地，随时乘机出击，挽回局势。第三分区（安徽省境）以第十一集团军为主干，于津浦线南段、淮南铁路北段及淮河间，以有力部队纵深配备，阻敌前进，于两侧展开游击战，务使敌不能深入至霍山、六安、正阳关、颍上、阜阳之线，同时于固始、立煌、经扶间山地构成根据地，以为战区南战场挽回战局之枢轴。青岛、东海守备队于敌登陆后开展游击、阻敌西进或南进，战区并在砀山、商丘间控置有力部队（第二十二集团军作预备队），掩护战区左侧背，支援第一、二分区之作战。
1938年1月中旬，蒋介石在开封召开的第一、五两战区军事会议上发表讲话，指出：“现在就要决定我军的战略。我军的战略是什么呢？简单明了讲起来，就是东西我们要保持津浦路，北面要保持道清路，来巩固武汉核心的基础。大家知道，自从上海、南京失守，我们唯一的政治外交经济的中心就在武汉，武汉决不容再失，我们要维持国家的命脉，就一定要死守武汉，巩固武汉；但是我们要巩固武汉，就要东守津浦，北守道清，如果津浦道清两路失守，武汉就失了屏障；屏障失了，武汉就受威胁！所以津浦、道清两路，我们无论如何要抵死固守，决不容敌人进犯。我们如何才能巩固这两条道路呢？就是如我上面所说的，一定不好呆守不动，坐以待敌，必须积极动作，对威胁我们的敌人采取攻势，必须严密监视敌人，时刻保持主动地位，来攻击敌人。必须尽力研究，想出各种有效的办法，准备各种可能的制敌的方案，千方百计来打击敌人！特别是在精神上要设法激励将士，加强攻击的决心，或从正面冒死突进，或自侧面绕道截击，或迂回包抄、围攻歼灭，或纵兵深入断敌归路。因为我们部队多，兵力大，就可以四面八方同时发挥我们主动的攻击精神，配合各种有效的战术，先发制人，攻守自如，陷敌人于被动，使他们顾此失彼，应付不暇，如此我们才能够固守，才能够借津浦、道清两路来屏障武汉，武汉重心才不致动摇，国家民族才有保障。这是我们的战略；希望各位明了我们这个战略，大家回防以后，就要切实研究，拼死奋斗，务必达成这个任务！”
蒋介石的上述讲话，指明了第五战区鲁南、徐州会战采取的是积极防御的战略方针。应该说，在当时敌强我弱的情况下，这是一个正确的作战方针。
李宗仁就任第五战区司令长官之初，他所指挥的作战区域主要是山东战场。而当时主政山东的是拥有4个军数十万部队的第三集团军总司令兼第五战区副司令长官韩复榘。
韩复榘，字向方，1890年生，河北霸县人，冯玉祥旧部。抗战前任山东省政府主席、第三路军总指挥，是掌握山东地方的实力派人物。他与南京政府保持着一种不即不离的关系，把山东变成了他的个人王国。由于山东省的特殊地理位置及韩氏本人的独立意识，日本方面曾把他作为可以拉拢的对象，意图诱导其参加“华北自治运动”，策动“山东独立”。韩复榘在允诺与日方的“合作”条件中坚持要保有山东主权，不容日人插足，不许日本军队进驻，这就与日方的企图相差甚远，再加上山东民众与韩的部下都坚决反对他与日本勾搭，因而使这一阴谋没能得逞。到抗战爆发前夕，韩复榘与日本的关系处于低潮。