新地区发动进攻。可在矶谷师团覆灭之后，裕仁天皇已经无法再考虑战略上深入还是分散的问题了，他要求日本陆军必须立刻设法击败中国军队，以挽回“皇军无敌”的声誉。近卫内阁按照天皇的指示作出决定：迅速向中国大规模增加兵力，发动更大的进攻，誓报台儿庄惨败之仇。
陆相杉山元很清楚，徐州是中原重镇，武汉政府定然不会轻易放弃，如果不能调集重兵，四面合围，那将很难打通津浦线！而聚集部队这是需要时间的，于是杉山元命令华北日军司令寺内寿一指示板垣征四郎的第5师团必须尽快救出坂本支队，然后脱离战斗，等待时机。
按照杉山元的计划，侵华日军将从华北方面军和华中派遣军的陆军师团之中纠集了13个精锐师团，约30万军队（其中包括后退补充休整后的板垣师团），并配有各种重武器，飞机数百架，兵分6路对徐州形成大包围，采取南北对进，侧翼迂回的战术，围歼云集在徐州一带的第5战区主力。
得到命令的坂本支队立即转向，疯狂的向临沂方向靠拢，汤恩伯的20军团一步也不敢后退，死死地顶在了坂本支队的前面。
黄浩然则带着消灭完矶谷师团的数十万中国大军缓缓压上！
此时，日军前线指挥官电告大本营：徐州地区有一股中国军的强大集团，据可靠情报，该集团兵力约为50个师，60余万人，几乎全部为武汉政府的精锐部队。
陆军统帅部顿时欣喜若狂，认为这是报台儿庄之仇的一次难得的战机。
杉山元陆相当即向裕仁天皇报告，强烈主张发动徐州会战。他说：“对于集中在徐州方面的中国军予以痛击，可以收到挫伤敌军抗战意志的巨大效果。因而，陆军准备实施对徐州的歼灭作战，由于该敌差不多是中国军队的精锐主力，并且已经处于孤立状态，我军应不失时机，以大的兵力，以大的规模会战，使之一举彻底歼灭该敌。本职认为，只要达到了歼灭这股敌军的战略企图，就能使武力解决中国事变，促使武汉政权屈服投降，迈出决定性的一步，亦可挽回我军在台儿庄的不良影响。”
裕仁天皇见报，顿时喜出望外，他也认为这是打压最高当局嚣张气焰的大好良机，于是立即予以批准：准许陆军围歼徐州中国军队，并要求此次进攻，定要取得巨大战果，不能使徐州地区50个师的中国军队一人漏网，务求全歼。
为求速战速决，不失这千载难逢的良机，大本营陆军部于当日向华北方面军总司令官寺内寿一大将、华中派遣军总司令官畑俊六大将下达作战命令：
一、华北方面军司令官应以有力之一部击破徐州附近之敌，占据兰封以东陇海线以北之地区
二、华中派遣军司令官应以一部占据徐州以南津浦线附近。
日大本营在动员华北方面军、华中派遣军的主力投入这场战斗的同时，还下令关东军派军支持。
由于华北方面军司令官寺内寿一大将与华中派遣军畑俊六大将的官衔相同，谁也不会接受对方的指挥，因此，只有紧急派遣大本营陆军参谋本部的作战部长桥本群少将，率领参谋本部的参谋军官，在济南成立大本营派遣班，组织包括华北与华中日军的参谋军官，进行徐州会战的作战协调工作。
日军以第16、第144师团增援北线的第5师团，沿津浦路向南推进，以引诱中国军队主力；以第14师团从濮阳渡黄河入鲁西南和豫东，断陇海路，从而阻遏援徐州之中国军队，亦断徐州守军退路；以第13师团在南线的蚌埠、怀远间集结；以第6、第9师团向凤阳、合肥进逼；以第101师团向苏北攻击。
杉山元的这一手立刻让李长官感到了压力，而正在集中精力围攻坂本支队的黄浩然却