孙震的电报，等于是给已经极端困难的守军打了一支强心针。本来已经是濒死的人了，忽然知道有了一线生机，爆发出来的求生意志是非常强大的。在王铭章的命令下，已经被日军分割的各部队决死反击，王铭章、张宣武、王振文都带着警卫直接上火线拼杀，硬是把日军的攻势打得一挫，各部队的防线趁机恢复了联系。
从早上打到现在，日军也打的疲倦了，见川军拼死反击，濑谷启以为是回光返照，命令部队巩固阵地，四面围困，抓紧时间吃饭。等吃完饭，一鼓作气，全歼守军。
陈鼎勋奉命率领部队增援滕县守军，他知道日军已经完成对守军的包围，并压缩至县城一角，解围谈何容易？只能攻敌之必救，迫使敌人分兵，减轻守军的压力。于是，陈鼎勋把目光盯住了日军的炮兵阵地。但是，敌人炮兵阵地在滕县城东关，部队要绕到那里，必须运动到前十里铺、后屯一线，才能去抄日军炮兵阵地的后路。这个时候，天上的日机正愁找不到目标呢，要是绕这么远去攻击敌人炮兵阵地，那和去送死没什么区别。
思来想去，陈鼎勋决定先攻击距离最近的西关，争取打通一条与城内守军的通道，实在不行就大造声势，让鬼子以为援军赶到，分兵前来阻击。等晚上再去攻击日军的炮兵阵地，掩护守军撤退。
攻击前，陈鼎勋多留了个心眼，部队运动到位后，以一个团去攻西关的鬼子阵地，两个团在种寨和大彦村之间设伏，准备给追击的鬼子来一家伙。
仗打到这份上，战士们早已打红眼了，命都不算什么了，因为死的弟兄太多了，真正应了那句话：“人到战场不是人，命到战场比草贱”。所以，三个团争着去担任攻击任务，最后，人数比较多的一二五师缩编的团夺得了攻击任务。
陈鼎勋毕业于保定陆军军官学校二期，算得上军中宿将，又爱看川剧，对古人的谋略很是敬佩。他交待带队的团长，不要死攻，要用两个连布置疑兵，把全部军号都带上，打响后所有冲锋号都给老子吹响，让小鬼子知道我军增援大军赶到，让他们自动收缩阵地，不敢放手围歼守军。撤退时要快，否则鬼子的骑兵、坦克都会追上你们，那就不妙了。
陈鼎勋的意思军官士兵都清楚，就是要向诸葛亮一样大布疑兵阵，吓退鬼子。
一二五师进攻的时间正是日军换防吃饭的时候，枪声一起，十几把军号同时吹响，一个团的士兵扑向了滕县西关的日军。
担任西关警备掩护任务的日军见中国军队来势凶猛，一边求援，一边向西门收缩，企图凭借城墙工事固守。
濑谷启接到报告，以为真的是华夏军队援军大至，慌忙令第四十师团增援西关，坚决击退华夏军队援兵。后来，见这支华夏军队很快就退兵了，濑谷启就觉得受了愚弄，这支军队充其量就是团级规模，凭他们也想来救援滕县守军，简直是做梦。不过，老是又这样一支军队在城外窥伺，也很麻烦，说不定他们会袭击辎重部队的。
于是，濑谷启下令40联队派出骑兵大队和两个中队的步兵前去追击，务必消灭这股支那部队。
鬼子这一出城追击，正中城外川军的下怀，没有重火力，攻不开城门，打打小伏击总可以吧！结果，追出城的日军自然是钻进了川军的伏击圈。不过，川军确实是火力太差，让鬼子逃回来了一部分。
逃回的鬼子向40联队报告了在种寨和大彦村遇伏，伤亡惨重的情况，濑谷启这才确信，城外确实有华夏军队大部队，最少也是师级规模，随时可以抄日军的后路。濑谷启不惊反喜，马上命令第四联队出城，消灭这个华夏师。
第40联队这一出城追击，王铭章等人感觉压力顿时一轻，集中精神对付日军的新一轮攻击。
这一打，就打到了天黑，守军自然是伤亡越来越大，日军也没有好过到哪里去。用第十联队联队长赤柴八重藏大佐的话说，进入支那以来，第十师团所向无敌。只有两次作战大大不利。一次是被支那教导队伏击，想起来都让人毛骨悚然，那是一片血肉模糊，精锐的皇军士兵像砖头瓦块一样，被教导队部队砸的粉碎。第二次就是这次滕县攻击战，当然，滕县守军不能和的教导队比，那是一群看不见的魔鬼，吃肉不吐骨头。不过，这滕县守军虽然没有教导队那么恐怖，但他们打的是以命换命，连伤员都拉响手榴弹和皇军同归于尽，造成进攻部队伤亡巨大，小小的滕县县城竟然是一块啃不动的钉子。
天黑后，王铭章和张宣武将部队收缩，固守在南城墙一带，准备突围。这一收缩，王铭章把牙都咬掉了两颗。守城开始时有5000多人，打了3天，5000人变成了1000来人，其中还包括三百多名轻重伤员。也就是说，4000名川军将士长眠在了滕县城内。
王铭章擦了把泪，命令张宣武，把所有部队整编成三个营，张宣武带一个营做突围先锋，王振文带一个营运送伤员，他亲自带一个营殿后，掩护部队突围。
张宣武和王振文认为要走也是师长先走，绝对没有让师长殿后的道理。
王铭章制止了两个人，说道：“我们在滕县坚守三天，加上界河阻击战、北沙河阻击战、龙阳店阻击战，少说也打死了3000多鬼子，我第二十二集团军虽然打残了，也值了。我们基本上是5条命换小鬼子一条命，虽然有点赔本，但那也是没办法的事。死了那么多弟兄，哪里多我一条命。你们放心，我这人命大，不会有问题的。”
张宣武和王振文不依，最后决定，王振文做突围先锋，张宣武殿后，王铭章率一个营带伤员转移。
结果，三百多伤员全部拒绝撤退，不愿意拖部队后腿，要求每人发五颗手榴弹，将他们安置在不同地方，由他们做最后的殿后部队。
王铭章心中不忍，但理智告诉他，带着伤员突围是不现实的。再说，现在打成了一锅粥，即令突围出去，能不能回到徐州还很难说，伤员得不到救治，也很难活下去。就咬咬牙，下令将伤员隐蔽，每人发5颗手榴弹。
突围开始前，王铭章给孙震发了电报，询问能否接应。孙震回电，陈鼎勋率领三个团下午和追击的鬼子激战，至今未能脱离与敌接触，计划晚上想法撤退。只有等他们摆脱了追击的鬼子，才能去攻击鬼子炮兵阵地，接应守军突围。
王铭章一想，趁陈鼎勋他们和鬼子交战，正好突围。随即命令王振文行动。