于是，李长官立刻向蒋委员长请求教导军支援，蒋委员长虽然是不想让自己的嫡系教导军出战，但是，他也知道这一战太重要了，平津丢失了，华北也危险了，淞沪失去了，南京也失去了，如果徐州再失去不但大半个中国不保，只怕是民心和军队士气也都有失去，权衡利弊让喜欢利用敌人来排除异己保存嫡系实力的蒋委员长这才痛下决心派刚刚休整完毕的教导军急驰徐州支援徐州战场。
这可是邓铭文自赵翰青离开之后第一次率军参加大战，训练了这么长时间教导军不但早已经元气尽复兵力也悄然增多不少，三个整编师一个独立旅比得上那些地方杂牌军队的几个军的兵力了，一个军的编制完全达到了一个集团军的规模。
留下第一师驻守防区，邓铭文信心百倍地率领二师、三师和独立旅赶往徐州，等他率军到了战场之后才知道这次作战任务是多么地艰巨。
日军参战的部队分别是第5和第10师团，这两个师团是日军的精锐王牌师，师团长分别为板垣征四郎和矶谷廉介，也是侵华战场上臭名昭著的两员骁将，而国军参战的主力是第二集团军和第二十军团，再加上教导军和一些地方部队兵力达到二十万，双方兵力悬殊很大，战斗也很激烈，但是，国军并没有占到多大便宜付出了惨重的代价仅仅是阻挡住了日军势如破竹的进攻。
不过，日军为达到战略目的也开始向台儿庄增兵。3月23日，日军前锋开始猛攻台儿庄。
中国第2集团的31师全体官兵在日军大炮坦克的轰炸下坚守台儿庄城寨，至死不退。随着日军源源不断的兵力投入战斗，31师岌岌可危，国军27师等部也及时加入战斗，双方在台儿庄展开血战。
日军从淞沪战场调集重兵驰援台儿庄战场，国军都被钳制竟然抽调不出兵力阻止日军援军，一旦这股日军援军投入战场，立刻就会改变战局，正在危急时刻，教导军及时赶到，接受了阻敌援军的重任。
其实打这种毫无准备的阵地战并不是教导军的擅长，教导军因为轻装快行而没有携带重武器，于是就利用轻武器与两倍的日军展开了激烈的战斗，天上还有日军飞机的狂轰乱炸。在战斗最激烈的时候，独立旅旅长马如龙亲自率领敢死队冲上去杀敌。经过浴血奋战，教导军终于拖住了日军的这股援军，但是教导军也付出了建军以来最大的伤亡。
正是因为教导军阻挡住了日军的援军，才让李长官有时间完成了对进攻台儿庄日军的包围，然后国军开始大举反攻，日军遭中国军队内外夹击死伤惨重，至7日夜，除小部突围逃跑外，进攻台儿庄的日军大部被歼，其中日军第5、第10两个师团精锐尽歼。
这是中国全面抗战以来正面战场上硬碰硬的攻守之战中取得的一次具有重要历史意义的一次惨胜。之所以说是惨胜是因为国军付出了更大的伤亡代价。