正當板垣敗績累累之際，日軍西路第10師團長磯穀仍然武士道精神十足，帶領著瀨穀支隊，不顧一切，拚命向南推進。不過，磯穀廉介這麽做，也是有些資本的，不全是狂妄。他所率領的第10師團姬路師團，是一支重裝備的機械化部隊，又擁有空軍協同作戰的能力，火力強度比一般的中國軍隊兩個集團軍加起來還要強。為了抵擋磯穀廉介的進攻，李宗仁調來川軍鄧錫侯第22集團軍，孫震(孫震是老資格的川軍將領，他的侄子比他還要有名，就是黃埔一期的孫元良。)的第41軍趕往滕縣，拒敵南下。
鄧錫侯的第二十二集團軍。這是一支川軍隊伍，原來駐紮在四川成都西北地區，是“四川王”劉湘的部隊，所轄的兩個軍均係“乙種軍”編製。即每軍兩個師，每師兩個旅，從旅到營也是如此。整個集團軍總共隻有4萬餘人。而且裝備陳舊，主要武器為四川造的七九步槍和為數極少的土造輕、重機槍及土迫擊炮；重武器如山炮、野炮等都還沒有。士兵們身上的裝備也很簡陋，除了一枝步槍、兩顆手榴彈外，背後還插著一把大刀。
第二十二集團軍出川之前，鄧錫侯聽說日軍有飛機、大炮、坦克。覺得自己部隊裝備那麽土，怎麽上前線和日本鬼子打呢？於是，他給蔣介石發了一份電報，要求換武器。蔣介石很快回電說，前方緊急，時間緊迫，可先出發，途經西安，準予補發。
鄧錫侯手持電報，興奮地對部隊動員說:“弟兄們，蔣委員長來電報了，他要我們先到西安，到了那裏，就給我們換發新武器了。蔣委員長是一國之主，說話算話。弟兄們，我們從明天起出川作戰。一路上要拿出精神來，要走出我們川軍的威風來！”
9月5日，他們沿著當年諸葛亮兵出祁山伐魏的路線，一路疾馳。10月上旬，先頭部隊抵達西安。可是，當他們向西安當局要新武器補充部隊時，西安當局回答他們，不知道有這樣的事。鄧錫侯急了，再次發電報向蔣介石要新武器。蔣介石回電說，當速東進，過潼關，渡黃河，到達太原加入第二戰區戰鬥序列，武器也由第二戰區發放。
第二十二集團軍向山西開進，途中在汾西、靈石、介休遭遇日軍，因缺乏思想準備，同日軍打了七八天，損失很大。他們艱辛地走到太原，閻錫山卻不拿正眼看他們，說他們是叫花子軍。鄧錫侯氣得嗷嗷怪叫，跺腳罵蔣介石和閻錫山是騙子。其實，鄧錫侯早就應該料想得到，閻錫山這個山西老土財主，怎麽可能把自己的太原兵工廠的新武器裝備給不是自己嫡係的川軍？留著給自己的晉綏軍還差不多。罵了幾天，閻錫山躲著不見，鄧錫侯找不到人，火氣更大了，他對官兵們說:“現在我們是沒娘的孩子，蔣介石騙我們，閻錫山躲著不見我們，從今天起，你們自己找米下鍋，找武器倉庫，能者多得，誰找得多就歸誰！”
鄧錫侯這番話等於是下了搶劫令，頓時，太原城內城外，處處是川軍搶東西的士兵，一天下來，既找到了糧食，又搶到了彈藥。但卻把閻錫山氣得胡子翹上了天。他連發三份急電，向蔣介石告鄧錫侯的狀，說川軍抗日不足，擾民有餘。他強烈要求蔣介石將川軍速速調走。蔣介石很難理解閻錫山的心情，如今抗戰急需兵力，部隊多多益善，閻錫山為何給他部隊他不要？蔣介石拿著閻錫山的電報，心下想到，你閻錫山不知好歹，你不要，還會沒有人要嗎？他當即發電報給河南第一戰區司令長官程潛，問他要不要川軍。程潛接電，雙眉微皺，心中詫異。作為長期以來的民國元老，軍政兩界的不倒翁，又是和蔣委員長長期不和，曾經被軟禁過的程潛，自然要對蔣委員長的行動多長一個心眼。川軍千裏迢迢到達山西，閻錫山為何將他們拒之門外？他覺得蹊蹺，懷疑裏麵大有文章。他決定別人不要的他也不能要，因此，給蔣介石複電:閻錫山不要的為何推給我？
蔣介石看著程潛的電報，雷霆大發，拍著桌子生氣地說:“娘希皮，這裏不要，那裏不要，打起仗來天天跟我要兵，現在給他們他們卻拒之門外，這閻錫山、程潛搞什麽名堂？”也難怪蔣委員長生氣，閻錫山長期以來把自己的山西和綏遠，搞得像鐵桶一樣，針插不進，水潑不進，連鐵路路軌的軌距都和外麵不一樣。要不是紅軍渡過黃河發動東征，晉綏軍實在抵擋不住，中央軍根本進不了山西。程潛是民國元老，做過大元帥府陸軍部長的，當時，蔣委員長不過是大元帥府的一個參謀軍官。程潛和蔣介石長期政見不和，雖然手上沒有基本部隊，但是，門生眾多，名望甚高，蔣委員長雖然曾經把他軟禁在湯山，可是在民國其他元老的一致壓力下，沒有多久又把他放了出來。
軍令次長林蔚在一旁說:“這樣吧，既然他們都不肯要，還不如讓他們回四川算了。”
“對！”蔣介石覺得有理，不再發火，自語道，“就讓他們回四川，我遲早都要到四川去的，讓他們回四川為我打基礎。”
蔣介石正準備下令，副參謀總長白崇禧走了進來，他聽到了這兩個人的對話，便對蔣介石說:“我看把川軍調到五戰區去，德鄰常說，強將手下無弱兵，隻有沒出息的將，沒有沒出息的兵。”
蔣介石順水推舟，隨口說道:“那你就打個電話問問德鄰，看他要不要。”
接到白崇禧電話的李宗仁非常高興，他說:“韓信帶兵多多益善。你們給我多少，我就接受多少。讓他們來得越快越好，諸葛亮還紮草人做疑兵呢，我想，川軍總比草人強幾倍了吧。”
就這樣，這支川軍來到了徐州。他們一到徐州，鄧錫侯和集團軍副總司令孫震安置好部隊，興高采烈地來拜見李宗仁。一進門，鄧錫侯就苦笑著說:“閻錫山、程潛不要我們，我們當時都成了沒娘的娃子。”孫震接過話茬說:“我們身上好像有臭蟲似的，他們不肯靠近我們，其實，我們川軍生在天府之國，平時吃大米，個個身強力壯，人人能打仗的，你要了我們，絕不會吃虧的。”
“是啊，謝謝李長官收留我們，我們保證絕對服從命令，絕對保證樂意打大仗打硬仗，你盡管下命令吧。”
李宗仁熱情地歡迎他們，笑著說:“過去打內戰，分什麽川軍、桂軍、中央軍，如今抗日都是一家人。我向你們保證，對所有官兵一視同仁，不搞這個派那個派。”他一手拉著鄧錫侯一手拉著孫震的手說，“如今抗日了，我們同是患難弟兄，腦子裏除了抗日救國，別的什麽都沒有。”
李宗仁和他們交談後，將他們送出門外，然後發電報給武漢的蔣介石，要求調撥武器給第二十二集團軍。不久，從武漢調來幾十箱剛出廠的新式步槍。李宗仁又從五戰區撥了18箱子彈和79箱手榴彈交給川軍。鄧錫侯、孫震回想起在山西遭到的冷遇，對李宗仁更加感激。更令他們感動的是，1月14日，川軍由徐州北上那天，李宗仁帶著五戰區的機關參謀，來到第二十二集團軍住處，為官兵們舉辦了歡送大會。大會以後，李宗仁擺了簡單的酒筵宴請官兵們，官兵們感觸萬端，都說到了五戰區才真正體會到李長官把他們當人看，當親弟兄看。他們發誓一定要拚命抗日，用熱血和身軀築成防線。
李宗仁給川軍的戰鬥任務是看好徐州的北大門。川軍奉命來到臨城，鄧錫侯便下達了各師的任務。以第四十一軍防守津浦路鄒縣至沙溝沿線的各戰略要點，其中第四十一軍的王銘章一二二師防守滕縣，第四十五軍一二五師向滕縣以北界河前進，阻敵於兩下店、張莊一線。
當時南路兄弟部隊在蚌埠一帶阻擊敵人，獲得了一連串的勝利，五戰區內普遍產生了輕敵思想，最流行的一種說法是:鬼子是個豆腐渣不禁打。
鄧錫侯下達任務後，對各師領導說:“流行感冒病傳染很快，至多毒害人的身體，現在流行鬼子是豆腐渣的說法，對我們的鬥誌腐蝕極大。我們要把豆腐渣當鐵打，不能大意，不可輕敵，說不定對手是塊硬骨頭，各師在製定方案時要留好預備隊。”他揮舞著拳頭說，“弟兄們，這是我們出師抗日的第一仗，各師的師長、團長要認真總結第一仗的經驗教訓，摸清日軍的作戰特點，以後好對症下藥。”
1月底，川康綏靖主任兼第七戰區司令官劉湘病逝武漢。鄧錫侯因抗戰有功，蔣介石調他回四川，接替了劉湘的職務。鄧錫侯離開徐州那天，對孫震及第四十一軍總指揮王銘章說:“川軍的好名聲是弟兄們用血汗打出來的，你們要好好愛惜。多打勝仗，就是最好的愛惜。”
日軍磯穀師團長命令由他指揮的第十師團和配屬的第一○六師團、第一○八師團各一部，總計4萬餘人，在45架飛機的掩護下，南下掃蕩界河、滕縣，打通延津浦鐵路直下徐州的通路。
接替鄧錫侯職務的孫震在作戰會議上，把戰局和敵情做了詳細的分析和介紹，他懷著從未有過的**，號召大家說:“弟兄們，前幾天打了勝仗，我們不能驕傲，不能背上這個驕傲的包袱，我們一定要再立新功。要打幾個大勝仗給蔣委員長看看，給全國民眾一個振奮人心的鼓舞！”接著，他下達了作戰任務，由第四十五軍在津浦路左側布防阻擊，由第四十一軍負責在沙河至滕縣一線布防阻擊，王銘章為前線總指揮，負責協調各方麵關係。
3月14日一清早，磯穀指揮部隊發起全線進攻。一時間，煙塵四處騰起，火藥味彌漫在山嶺田野上空。第四十五軍之一二五師和一二七師最先與敵人交上火，官兵們高聲地呼喊著，將手榴彈雨點似地朝鬼子的頭上扔去。反撲的鬼子付出不小的代價，一批一批地倒在鐵路邊。
14、15日，日軍連續兩天的進攻，都沒有占到便宜。16日，磯穀以3000餘兵力，向第四十五軍的右後方龍山、普陽山迂回包抄。他的這一招很快被第四十五軍識破，立即抽出一個團將迂回的日軍頂了回去。
17日一早，磯穀改變了戰術，集中5000步兵，猛攻滕縣，守軍浴血奮戰，但是兵力單薄，苦力支撐到下午4時，傷亡過半，迫不得已且戰且退，當他們退到距滕縣縣城不到10公裏時，王銘章打電話給臨城的孫震求援。孫震當時手中隻有一個特務營，其中隻有三個步兵連和一個手槍連兵力。接到求援電話，孫震二話沒說，留下一個手槍連，命令三個步兵連火速開到滕縣。他對王銘章說：“戰區調湯恩伯部來增援，明天就會趕到，你務必要固守到明天午後。”
遠水解不了近渴，怎麽辦呢？王銘章隻得自己內部調整部署，他命令在滕縣以北沙河的第七二七團張宣武團長，留下兩個營在原地擔負阻擊，抽出一個營由張團長帶隊，跑步趕回滕縣布置城防。太陽下山時，張團長率部到達滕縣北門，王銘章上前握著他的手說：“估計明天一早敵人就會光顧滕縣，我命令你擔任城防司令。我負責對上聯係，爭取向總部和我區多要援兵和彈藥。我們倆分工，你負責指揮守城，我負責偵察敵情，提供兵力和彈藥，如果沒有兵力和彈藥，你就打我的屁股。”張團長連夜指揮官兵們構築工事，加固城牆。他還抽出一部分兵力，在內城牆邊挖防空洞和綁雲梯。這樣，在敵人飛機投彈或**時，城牆上留下少數哨兵擔負?望哨，多數人隱蔽在防空洞內。如果敵人步兵攻城，防空洞內的官兵便迅速通過雲梯，爬上城牆戰鬥。
後半夜，從徐州方向開來一列火車。車子停穩後，駕駛員告訴王銘章，奉第五戰區的命令，給他們運來了兩車皮子彈和五車皮手榴彈。
聽到這個消息，把王銘章興奮得緊緊握住駕駛員的手，一個勁地說:“謝謝，謝謝，這真是雪中送炭啊！”他轉身對衛兵說，“快去拿一條香煙來，我要送給這位駕駛員，算是獎勵。”
子彈和手榴彈很快下發到士兵手中，平均每個士兵發了一箱子彈和兩箱手榴彈。有誰知道，這是直到滕縣失守，122師得到的最後的援助。
3月18日，天剛麻麻亮，磯穀就集中了萬餘兵力，由25架飛機掩護，向滕縣發起攻擊。敵人兵力超過中國守軍的半數，還有飛機、坦克配合，這對中國守軍來說，幾一場惡戰。飛機輪番地轟炸著滕縣城，半個小時的轟炸，不但炸毀了房屋，城東南關士寨被炸開了一個15米寬的大缺口。敵人如狂潮般湧進城內。守軍奮勇還擊。雖然敵眾我寡，但由於剛剛補充了足夠的子彈和手榴彈，再加上居高臨下，敵人進攻了七次，均未獲成功，戰鬥至晚上，敵人才收兵休戰。
晚上，王銘章把部隊各主要軍官集中起來，對大家說:“打退的敵人不會善罷甘休，明天，他們會組織更大規模的進攻。我們要有充分準備，要做到人在城在，有一口氣也要與敵人拚到底！”
次日上午8時，磯穀集中了1.5萬步兵，在飛機和坦克的配合下，越發瘋狂地向中國守軍進攻了。不到半小時，數百名日軍憑借雲梯，登上了城牆。幾分鍾後，中國的敢死隊開始出擊，官兵們揮舞著大刀，吼叫著一步一步撲向鬼子。經過白刃格鬥，雖然將鬼子推下了城牆，但損失巨大，180名敢死隊員隻剩下13名了。
下午3時，城牆多處被突破，大批敵人衝進了城，守軍越打越少，王銘章和他的參謀長趙渭賓、副官長羅甲辛被一發炮彈擊中，受了重傷，王銘章為了不拖累大家，開槍自殺身亡。這時，隻有張宣武團長及幾個士兵堅守在北門城牆。天黑了，眼看守城無望，張宣武命令打開北城門，他們擔著王銘章、趙渭賓等人的遺體，向南突圍。一直帶領著滕縣民眾和122師官兵一起堅守城池的滕縣縣長周同見到滕縣已經無法避免陷落的命運，站在城牆上向突圍的官兵高呼：“抗戰以來，隻有殉土的將領，沒有殉職的地方官，我要做第一個為國犧牲的地方官！”說完，周同轉身跳下城牆，以自己的生命實踐了自己的諾言。王師長英勇殉國的消息傳到城內，受重傷的300名士兵以他為榜樣，寧死也不落入敵手，於是互相以手榴彈自炸，全部壯烈犧牲。王銘章將軍犧牲後，守城官兵繼續與日軍搏鬥，入夜之前，日軍占領了東、南、西三麵城牆，而東北、西北兩個城角和北麵城牆仍在中國軍隊手中。夜9時，守軍二三百人突出重圍。但在城內，與大部隊失去聯係的零星小部隊仍在頑強地戰鬥，徹夜槍聲未停，直至18日午前，滕縣才算淪入敵手。滕縣保衛戰自1938年3月14日早晨開始，至18日中午結束，共4天半，計108小時。守軍第41軍守城部隊自第122師師長王銘章以下傷亡5000餘人，在滕縣附近界河、龍山、南、北沙河一帶作戰的第45軍，自第127師師長陳離以下也傷亡四五千人。滕縣整個陣地化為灰燼。進犯的日軍傷亡也十分慘重，死傷達2000餘人。王銘章將軍前言必踐，率自己的3000名川軍子弟兵用生命為李宗仁贏得了4天寶貴的時間，為台兒莊大捷鋪平了道路，使得湯恩伯，孫連仲所部，可以有時間在臨城和台兒莊一線布設防禦陣地。
國民政府為表彰第一二二師在滕縣英勇殺敵的事跡，特為該師立碑記功，並追授王銘章陸軍上將軍銜。王銘章的靈柩經武漢、重慶、成都運到他的家鄉時，沿途民眾紛紛舉行悼念、祭奠活動。
悼念會上，蔣介石發表講話，他說:“各位，王師長是位愛國的軍人，是一位熱血男兒！他在滕縣拿3000人抵擋日軍迂回部隊1萬多人，他是何等的勇敢！上月16日早晨，戰事開始，王師長率部浴血抗戰，肉搏八小時。當夜日軍由東關向城內開炮，城牆被轟塌兩處，王師長便命令用食鹽千包填塞缺口，他是何等的機智！17日早晨，日軍大批包圍四城，飛機大炮猛烈轟炸之下，日軍坦克衝進城，城裏彈如雨下，火焰漫天，王師長不但不退，還帶了參謀長趙渭賓、團長王麟、縣長周同等登城督戰，他又是何等的壯烈！直到下午，局勢更壞，援兵當時已經開到，可是同日軍援兵遭遇，進不得城，救不得他，王師長先是腹部中彈，繼而舉槍自殺，趙參謀長和王團長也先後陣亡。縣長周同看見這種情形，便對左右說：全國失陷的縣城不知有幾百個，但還沒有聽說縣長慷慨殉職的，我願意死在這裏，留一青名於後世！周縣長說罷，從城樓上一躍而下，墜城殉國。剩餘的士兵還在煙火彈雨中同日軍死拚，3000人突圍而出者，不到一成，他們又是何等的壯烈！”蔣介石頓了頓，繼續說，“要抗戰便要流血犧牲，不是在嘴上嚷嚷就算的，王師長是個模範軍人！”
最後，他號召全軍將士以王銘章為楷模，不惜殺身成仁，堅決抗戰到底。
新編十四師，則是在師長的命令下，營區國旗下半旗，所有人員佩帶黑紗，以示為殉國將士戴孝。劉建業還把蔣委員長在王將軍的追悼會上的講話，印刷以後，下發到所有的連隊，由各部隊的政訓人員，向官兵講明122師的光榮事跡，激發起士氣，鼓勵他們在未來的戰鬥裏麵，和鬼子血戰到底，決不向鬼子低頭。
這裏，不能不提一句，第五戰區為了解救在滕縣和日軍第十師團瀨穀支隊浴血奮戰的122師，多次命令從商丘調來的湯恩伯第20軍團馳援滕縣。可是，湯恩伯卻以所部王仲廉第85軍距離滕縣距離較遠為理由，並未采取實際行動，坐視友軍奮戰到了最後一刻。