29日晨3時半27師第79旅在師長黃樵松的帶領下向敵開始猛攻。中國官兵奮勇異常將裴莊之敵擊潰。
在台兒莊內中國守備部隊趁27師在城外動進攻之際極力向入侵之敵進攻。一線的守衛將士們抱著寧死不失一寸陣地的決心與敵人作著殊死的搏鬥。戰場上隨處可見赤著臂、跣著足揮舞著大刀冒著槍彈向敵人陣地施行反衝鋒的守軍士兵。殺聲、喊聲、槍聲、爆炸聲使台兒莊一帶沸騰了。
在台兒莊久攻不下的日軍向所屬的日軍華北方面軍第二軍請求戰鬥指導。日軍第二軍接到請求以後命令第五師團的阪本支隊前往救援在台兒莊進退不得疲憊不堪已經有一些打不動的瀨谷支隊阪本支隊以兩個步兵大隊留在臨沂以其主力步兵四個大隊及炮兵兩個大隊於當日夜晚開拔。日軍瀨谷支隊則繼續攻擊台兒莊。突入莊內的敵軍在空軍支援下連續動猛攻中國守軍利用民房、巷口、街道、院牆及工事奮力抵抗勇猛殺敵與敵人在莊內展開激烈的巷戰、屋戰、拉鋸戰。敵連日還在莊內使用毒氣我軍受其損害頗重。
劉建業新編十四師下屬的新編五十二旅在開進台兒莊城內以後接替了31師部隊在城西南角和南門一帶的防守任務。31師部隊則收縮兵力和敵人繼續逐屋爭奪。新52旅在師長劉建業的教導下採用了小分隊戰術利用炸藥包炸開敵軍佔據院落的院牆然後投擲密集的手榴彈壓制敵人的火力乘勢衝殺進去和敵人展開近身搏鬥。這是沒有辦法的事情即使自己的火力被加強了但是日軍也加強了自己的炮兵壓制火力。日軍投入台兒莊作戰的炮兵部隊數量很多與步兵之比已過一比一而且有3o輛左右戰車加入戰鬥。而我軍僅有的幾門反坦克炮在敵人的炮火打擊下也已經損失得差不多了。儘管31師部隊奮勇作戰但是在日軍密集火力壓制和毒氣彈的殺傷下部隊的兵員損失直線上升陣地一步步地被佔據優勢的敵人蠶食著一個個院落相繼失守。雖然莊內的守軍竭盡全力但是在這一天的夜幕降臨的時候日軍攻佔莊內東半部。31師撤往莊內的西北角組織防禦新52旅則繼續堅守西南角。
為了鼓舞守軍的士氣第5戰區向軍委會請求派中國軍隊飛機對徐州戰場作「象徵性參戰」即不要求空軍承擔保衛指揮中心徐州市的任務也不要求其長期配合6軍作戰只對台兒莊一線敵軍陣地作數次示威轟炸。蔣委員長當即予以同意。
劉建業在和孫連仲通過電話以後把工兵連長叫了過來吩咐他帶上一個排的工兵在台兒莊通往運河南岸的所有橋樑上全部安放上炸藥做好起爆準備然後命令執行橋樑守備任務的補充團全部過河到運河北岸。等到補充團全部過了河以後劉建業拿起電話接通了徐州第五戰區長官部請李長官接電話。
「請問是李長官吧？卑職是新編十四師的師長劉建業。卑職打電話來是有一個請求請李長官務必批准。」
「劉師長有什麼要求儘管可以提我還是那句話只要要求合理戰區肯定大力支援。」
「李長官現在台兒莊內鬼子利用坦克飛機和毒氣的助戰已經佔據了東半部分。我剛和孫總司令通過電話我們一致認為在這種情況下必須要下定最後犧牲的決心不時敵人死就是我們亡。所以孫總司令下令第二集團軍所有部隊全部過河集團軍指揮部也過了河。我剛才也把補充團拉過河了這樣第二集團軍和我們師的部隊已經全部在運河北岸準備和鬼子做決死戰鬥。為了表示決心堅定各部的戰鬥意志我們準備炸掉運河上面的所有橋樑還請戰區再派一個團的憲兵做督戰隊在運河南岸架設機槍凡是孫總司令和我部的官兵只要有膽敢過河的一律開槍射擊。希望李長官能夠同意。」
電話那邊許久沒有說話。最後在一陣歎息以後李長官的聲音響起：「那就這樣吧一切保重了。」
放下電話劉建業再向孫連仲作了通報。半個小時以後孫連忠所部和新編十四師的所有營級以上軍官齊聚運河北岸的河邊。在經過孫連仲的點頭以後劉建業隊工兵連長下達了簡短的命令：「炸橋。」
一陣並不驚天動地的爆炸聲響過以後隨著水面上被爆炸掀起的波浪的起伏一塊塊殘破的木板漂浮在運河上。
「弟兄們現在我們已經沒有退路了不是我們打敗小日本就是我們被蔣委員長被李長官要了腦袋。從現在起我們有進無退死而後生誰敢擅自後退一律殺無赦。」孫連仲的話在蒼茫的夜色裡顯得有一些淒涼。
所有的軍官們在最後看了一眼運河橋樑的遺跡以後毅然決然的轉身向台兒莊方向走去。
為了收復失地當天夜裡池峰城決定組成敢死隊當官兵們知道這個消息後報名請戰者上百名。
池峰城對我官兵的英勇壯舉、犧牲精神深為感動當即選定了57位。
入夜在炮火的掩護下57名敢死隊員均穿戴日軍軍服、鋼盔腰間掛滿手榴彈手持短槍。他們分數路爬牆入城插入敵背後以迅雷不及掩耳之勢衝入敵陣。一時間敵陣內喊殺聲四起爆炸聲轟鳴。中國敢死隊員在敵掩蔽部內與敵人展開激烈的拚殺。敢死隊員受傷倒下了便拉響身上的手榴彈與敵人同歸於盡。激戰至午夜收復掩蔽所5個、房舍數幢。西北城角之敵明顯受到削弱。
戰鬥結束後英勇的敢死隊僅剩下13人。池峰城親自接見他們對他們的勇敢獻身壯舉表示讚賞並決定每人獎大洋3o元以資鼓勵。勇士們對池峰城表示道：「感謝師長的獎賞和鼓勵然而錢我們不能收。我們以必死的決心去戰鬥的目的是要確保我們以及我們的子孫不做日本帝國主義的奴隸是為了爭取民族的生存。比起死去的弟兄我們是幸運的。如果收下了錢我們將對不起死難的弟兄們。」
新編十四師也同時組織了敢死隊帶著炸藥包手榴彈和駁殼槍利用地道突然出現在敵人白天剛剛佔領的東南角打了鬼子一個措手不及。衝進鬼子陣地的戰士立即和鬼子展開了殊死的搏殺。不時有受傷的戰士拉響自己帶著的炸藥包和手榴彈與敵人同歸於盡。有的戰士在和鬼子拚刺刀時候被刺中之後胸前插著刺刀還把自己的刺刀也送進鬼子的胸膛。由於雙方已經攪在了一起沒有了清楚的戰線分割為了避免誤傷鬼子的炮兵也不敢進行射擊。經過了將近大半夜的爭奪新編十四師的敢死隊佔領了台兒莊內東南角相互聯結的六個院落和幾個可以作為機槍暗堡的掩蔽所。可是出的8o人已經只剩下27人還包括12個已經失去戰鬥能力的重傷員了。
3o日瀨谷支隊留守後方的步兵第1o聯隊也在磯谷師團長的命令下由嶧縣附近南下於當日下午到達台兒莊以西范口附近準備投入對台兒莊的爭奪。
這一天的清晨天氣很好天空上的雲很少天空顯得很清爽。只有地面上一直不停的槍炮聲和硝煙破壞了這種美好的畫面。
天空中突然傳來了飛機馬達的轟鳴聲。不一會兒碧藍的天空中果然出現了9架銀燕日軍陣地上的鬼子們見有飛機來臨以為又是他們的飛機前來助戰便紛紛晃動太陽旗以示前線敵人陣地的位置。豈料飛機在陣地上空盤旋了幾周後突然向日軍陣地俯衝投彈。日軍陣地頓時全面開花濃煙滾滾。日軍在毫無戒備的情況下被這突如其來的轟炸弄蒙了日軍嗷嗷亂叫著四處亂竄。日軍的炮兵陣地也被幾枚炸彈擊中幾門火炮被炸翻了。原來一直在不停炮擊我軍陣地的鬼子炮兵也嚇得丟下了火炮到處尋找可以掩蔽的地方。中國軍隊飛機完成轟炸任務後相繼飛臨中國軍隊陣地上空低飛擺翼向堅守陣地的英勇官兵致敬。此時已認出中國軍隊飛機的戰士們紛紛躍出戰壕掩體舉槍脫帽歡呼雀躍。許多士兵流下了激動的熱淚嘴裡不時地呢喃著。中國空軍次在台兒莊上空的出現對堅守陣地的我方將士起了很大的鼓舞作用。
當台兒莊的守衛將士們與敵拚死搏殺、苦苦支撐之時3o日晚第31師接到幾日來杳無音信的第2o軍團之第52軍關麟征軍長的電示：「軍以任務關係不克及時南來殊引為憾現奉命以全部攻擊台兒莊之側背31日午後可與敵接觸我輩鐵血男兒決當與敵一拼也。」
截止28日台兒莊激戰從23日開始第31師已與南下的日軍進行了5天血戰早已過了湯恩伯要求其堅守3日的期限。但湯恩伯並沒有兌現他戰前許下的諾言：一旦31師與日軍接戰第2o軍團即揮師南下夾擊日軍。那麼第2o軍團這幾日在幹什麼呢?
說穿了就是力避與日主力相遇保存實力根據戰局展相機而動。從湯恩伯和第2o軍團的行動看湯軍團並沒有貫徹本戰前制定的作戰計劃。其第85軍沒有在24日拂曉前解決棗莊附近之敵、佔領棗莊第52軍也沒有在24日拂曉開始向嶧縣進攻。
其實湯恩伯對於第5戰區能否守住台兒莊、臨沂是缺乏信心的在他看來如果這兩個方面不保那麼他的第2o軍團在嶧縣與日軍主力接戰就有受到日軍夾擊的危險。反之如果台兒莊、臨沂中國軍隊能守住陣地挫敗日軍進攻最大限度地消耗敵軍那麼打疲憊之敵是更容易、更省力更有把握也更便於獲得戰功的。
因此湯恩伯一方面做出了避免與日軍主力接戰的部署一方面謊造軍情應付李宗仁和31師的不斷來電。以主力先攻擊棗莊之敵為由將第2o軍團主力置於棗莊以北山地按兵不動。
直到28日湯恩伯仍沒有全部南下的決心和部署置李宗仁的命令於不顧一再尋找借口將第85軍留於山區而命第52軍的一小部分南下側應孫連仲軍以機動的態勢可打可走。當時的52軍除軍直屬部隊外還有8個團的兵力按湯恩伯的計劃僅派出3個團。這樣的分散使用兵力關麟征一開始就是不贊成的。他主張要打就集中力量打而不要零敲碎打。因此關麟征在28日並未做出派3個團迅援台兒莊的部署。
李宗仁見湯軍團遲遲不來於28日晚1o時給湯恩伯去電令：「台兒莊方面孫集團陷於膠著狀態敵我均在困難中貴軍應為有力之援助迅南下夾擊之。」
接到李宗仁電報湯恩伯仍一再拖延。
29日深夜李宗仁再次給湯恩伯去命令。但湯軍團這時的行動仍然遲緩第52軍第2師的偵察小隊雖於29日下午曾抵達台兒莊以北1o余公里處的張樓一帶探察敵情。但其主力此時卻在台兒莊以北3o公里以外地區。
3o日晨第52軍始抵台兒莊東北約25公里處的蘭陵鎮隨後向西南方推進。但直到3o日下午孫連仲仍未能與52軍取得聯絡。
李宗仁對湯軍團的避戰行為十分不滿。將湯軍團的避戰情況電呈蔣介石知曉同時於3o日晚8時再次電令湯恩伯：「著貴軍團長以一部監視嶧縣親率主力前進協同孫軍肅清台兒莊方面之敵。限時(31)日拂曉前到達勿得延誤為要。」
湯恩伯接此電令後知軍令不可再違方開始督促所部加緊進攻他本人也於當晚前往洪山鎮、蘭陵鎮指揮。
52軍接令後其主力於31日拂曉前從距台兒莊以北十幾公里處的甘露寺向日軍側面壓過來。在中國軍隊優勢兵力的猛攻下日軍節節敗退。戰至午後3時中國軍隊先後攻克馬莊、大莊、張樓、賈家埠、小集、蘭成店、三佛樓等地收復村莊十餘座將戰線向前推進4公里。
至此台兒莊一線防禦的壓力暫得到緩和。