4月1日，坂本支队占领兰陵镇，汤恩伯则放开大路，坂本支队顺利进入台儿庄以东地区。

随后，第52军南进，第85军北进，共同夹击日军濑谷和坂本支队。

同时，第75军先头部队也到达，参与对日军的包围。日军开始丧失主动权。

4月1日前后，战局情况已经比较清晰，尽管日军的坂本支队和濑谷支队围攻了第31师，在西、南、东南和东北等几个方向上，它们也都被第20军团和第二集团军的反包围所困扰。

与此同时，山东第三集团军的一部分主力已经越过大运河，向津浦路和沂蒙山区袭击日军的后方补给线。

使日军陷入被动。守城部队池峰城召开军事会议，决定坚守城寨和已经占领的阵地，并积极展开小规模夜袭行动。

与此同时，日军也撤出了西北角的兵力，并向东南部地区发起攻击。

4月2日，日军与中国第27师的战斗异常激烈。

中国军队表现出了视死如归的精神，勇往直前。

4月3日，坂本支队和濑谷支队会合后，向肖汪方向发动攻击。

中国第75军第139师和新开来的第6师奋起抵抗，与日军展开了激烈的战斗。

然而，此时的日军已经失去了之前的锐气。

4月4日，日军在台儿庄城内发起了第八次攻击。在中午时分，日军用燃烧弹轰炸守军阵地，城内的残墙再次燃起大火，给中国军队带来了极大的困难。

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日军从东南角、北门和西北角发起攻击，但中国军队利用有利地形和工事与敌人周旋，入夜后各敢死队又发动攻击，成功阻止了日军的反扑。

最终，在城内外夹击的情况下，中国军队成功瓦解了日军的攻势，形成了大包围态势。

日军已经无法展开还手之力，陷入了中国军队的包围中。

在4月4日前后，第五战区接到了多次电令，要求增派兵力攻击日军侧翼。

同时，第55军开始向台儿庄地区移动，第92军和第75军也加入了前线进攻，缩小了对日军的包围范围。

4月5日，程潜前往徐州参与指挥，并下令在4月6日至8日之间围剿日军北方。

蒋介石通过电报向汤恩伯质问为何未能取得胜利。

他曾三次赴徐州视察、督导、调配兵力，其中在台儿庄战斗最激烈的时刻，蒋介石亲赴台儿庄南站观战，并勉励池峰城，鼓舞前线将士士气。

前线部队增强了对日军的攻击力度。

日军坂本支队和濑谷支队在肖汪附近会合，但受到第75军的激烈攻击，并在与第5师团后方补给线被切断的情况下陷入困境。

坂本支队遭受惨重损失，只能得到濑谷支队部分补给后撤至临沂。

濑谷支队请求第10师团支援未果，最终在攻城无果的情况下被迫向北撤退。

4月6日，第20军团和第二集团军追击日军，第52军、第85军和第75军追击到甘露寺红瓦屋屯一带。

左翼的第13军第110师攻击台儿庄内的第31师，发现日军已经撤退并追击。第30师和第27师分别追击到泥沟附近，缴获大量物资。

第55军已经抵达临城、枣庄以北地区。日军在后路被切断的情况下，进入到围寨死守待援。

4月7日凌晨，台儿庄会战取得了决定性胜利。

中国军队在保卫台儿庄的过程中获得了胜利。

他们打死了名日军士兵，俘虏了719人，缴获了31门大炮、11辆装甲汽车、8辆大小战车、一千多挺轻重机枪以及一万多支步枪。

此外，余下的日军残部向峄县和枣庄方向溃逃。

由于此次战役的胜利，日军指挥官濑谷少将被撤职并遣送回国。

而中国军队在战役中也付出了沉重的代价，3万多名官兵死亡。

但是，日本在台儿庄战役的局部失败并没有改变日本帝国主义进攻徐州的计划，日军继续增加兵力向徐州包围。