日本大本營於1938年4 月7日向寺內壽壹的華北方面軍、畑俊六的華中派遣軍下達了攻占徐州、打通津浦線的命令。
1938年4月10日，侵華日軍華北方面軍以5個師團的兵力南進，其中西尾壽造第二軍之末松茂治的第114師團接替第10師團，由嶧城南下，矛頭直指徐州；阪垣第5師團由臨沂南下，向徐州以東迂回，從南面截斷中國軍隊南撤之路；磯谷第10師團西渡微山湖，從湖西經沛縣、豐縣南下，占領隴海路上的黃口，從西面截斷中國軍隊的西撤之路；中朝今吾的第16師團在第10師團以西南下，目標是奪取隴海路上的碭山，配合第10師團堵截西撤的中國軍隊。香月清司第1軍的土肥原14師團也由魯西南下，以奪取隴海路上的蘭封為目標，向西阻擊中國軍隊對徐州的救援。同時配有德川好敏的航空兵團，實施對中國軍隊的狂轟濫炸，以求造成中國軍隊人員和物資的重大損失。
南方畑俊六的華中派遣軍，由南向北進擊，策應華北方面軍攻取徐州的戰鬥。其中，吉住良輔的第9師團由臨淮關渡過淮河，迂回徐州以西。獲洲立兵的第13師團由蚌埠渡過淮河，在東邊與第9師團平行向北推進，***同會攻徐州；第6師團阪井德太郎的第11旅團，由馬鞍山渡江，