为了支援新四军的行动，华军航空兵倾巢而出，不断对日军进行轰炸和扫射，为了加强攻击力，华军甚至用运输机挂载炸弹，还直接调动现位面的远程飞机直接穿越雾门对日军阵地进行打击。
战役期间，华军每天对新四军提供300到400架次的支持，这样强大的空中火力，使得日军完全被新四军压制。
第37师团几次突围，都被新四军第一师拍了回去。第32、35两个师团以及独立第15步兵联队对第37师团的增援行动也被新四军第二师完全挡住。
战后，粟裕不由得赞叹，华军的飞机支持抵得上野炮千门。
现在，他可以按自己的计划，用区区两个师的兵力，在日军3个师团又1个旅团的强大部队当中，围歼其中一个师团了。
随着三千装甲营的到位，粟多珍发起对37师团的最后总攻，日本兵拼死顽抗，战斗进行了6天5夜，最终37师团被新四军第一师全歼。
此时，日军援军距离第37师团已经只剩下20多里了，可他们就是没能打穿包围网。
取得一次辉煌的胜利，粟裕并不满足，他只留下师属辎重部队打扫战场，自己率领第一师主力再次进入战斗状态，与第二师一起配合包围了距离第37师团覆灭处最近的第32师团下属第212步兵联队（惠藤第四郎）。
这个看似只差一步就打穿新四军包围网的步兵联队此时早已力竭。
刚刚全歼一个师团，同样疲惫不堪的新四军以一种连华军都无法理解的强大精神和顽强作风，再次发起总攻，2天1夜以后，第212步兵联队被全歼。
日军终于意识到，此时再不走，他们恐怕要全体步第13军和第11军的后尘，被人全歼在这里了！
于是木村兵太郎放弃救援第212步兵联队，第32师团残余部队与独立第15步兵旅团互相配合，一边阻击新四军的持续追击，一边向北撤退。
而实力相对较为完整的第35师团负责给他们开路，准备迎击奉命南下的于学忠联合第二军和山东八路军部队。
1940年8月15日，第35师团第219步兵联队抢先一步进入徐州。
此时，徐州是岗村宁次严令必须守住的大城市之一，城内汇聚着大约2000多日军和2万伪军，加上步兵第219联队，第35师团师团长前田治中将认为徐州可以防守至少三个月时间，足够掩护32师团、35师团和15旅团撤退到青岛。
然而，此时华北伪军对战局已经彻底绝望，只要不是傻子，看看城外到处扒炮楼的八路军，再看看城里沮丧狼狈的鬼子兵，任何人都能得出一个结论：日本鬼子在中国待不了多久了。
而且，所有人都知道，华军对鬼子汉奸跟鬼子汉奸对老百姓一样凶残，但城外的八爷是真的优待俘虏。
也就是说，在这种华军随时有可能打过来的时候，抓紧机会投八路，已经成了汉奸们唯一的生路。
在步兵第219联队返回徐州城的第二天晚上，当地伪军头目，伪华北治安军第一百一十一集 团军司令吴化文（实际上吴化文是1943年投日的，这个时候他还不是伪军，这里是剧情需要）宴请城内日军所有军官。
日本人为了稳定这个伪军大头目，决定给他这个面子，几乎所有日军中高级军官都在当天赴宴，喝的酩酊大醉。
然后，吴化文的卫队冲进宴会场，把毫无抵抗能力的日军军官们全都扣押起来。
第二天凌晨2点，吴化文部突然通电起义，投降八路军！
早已跟吴化文有过联系的八路军在吴化文部的配合下迅速进入徐州城，几乎失去了统一指挥的日军在睡梦中遭到八路军和吴化文军的联合突袭，瞬间陷入无所适从的慌乱之中。
城内2万原伪军，加上大约2万八路军，对付不到四千没有指挥没有防备的日本兵，战斗很快就结束了。
经过一天一夜的激战，八路军光复徐州，四千日军全军覆没。
徐州战役的胜利，使得当初南下的日军陷入极端危险的境地，他们现在前有堵截，后有追兵，一不小心就有可能全军覆灭。
而八路军和新四军显然确实有全歼他们的想法。
徐州一线，八路军山东军分区集结10万余人，加上于学忠军4万多人，吴化文军2万多人，合计16万人正在严阵以待。
后方，新四军两个师，正在华军装甲部队和航空兵的支持下死死咬住第32师团（欠一个联队）和第15旅团。
第35师团（欠一个联队）只能单独上阵，尝试突破八路军在徐州一带的防御了。
从8月19日开始，第35师团多次尝试猛攻徐州，试图打开一条逃生之路，然而此时区区一个不满员的乙等师团，无论如何无法战胜兵力上占据绝对优势的八路军。
日军数轮进攻劳而无功的进攻过后，战斗力迅速衰竭，八路军和于学忠军立刻发起反击，日军被迫放弃阵地后撤。
8月22日，山东八路与苏北新四军会师，日军2个师团又1个旅团，大约6万人的残余兵力被14万中共军队、4万于学忠军以及2万反正伪军彻底包围。
战到此时，事情已经非常清楚了：八路军和新四军在得到华军的大量支援后，已经可以对抗同等兵力的日军乙种师团，如果华军始终掌握制空权且给予一些装甲部队援助，中共军队绝对可以以劣势兵力打败日军乙种师团（比如新四军就用2个师成功包围日军一个师团并且完全吃掉）。
而且于学忠军也拥有对抗一个完整的乙种师团的能力，只有吴化文的反正伪军，除了徐州献城有功外，正面作战仍旧派不上任何用场。
当然，此时有没有吴化文部，对中共军队来说意义不大，18万大军围攻6万残破日军，这就已经足够了。
8月23日，在华军航空兵和三千营坦克的支持下，中共军队发起对被围日军的总攻。
在这种时候，已经陷入绝望的日本人反而如同没有理智的僵尸一样冷静下来，他们凭借狂热的武士道精神困兽犹斗，拼死抵抗。
日本人的弹药打完了，就用削尖的木棒和竹枪继续作战；粮食吃完了，他们就吃人！先是吃包围圈内来不及逃走的老百姓，然后吃那些死硬跟着他们的伪军汉奸，再然后吃自己的伤兵或尸体！
而中共军队毕竟还没有华军那种可以融化一切抵抗的火力，战斗进行的异常艰难。
直到半个多月后，1940年9月10日，最后一股顽抗的日军才被真正消灭。