日軍磯谷師團長得知兩下店被襲，氣憤之極，立即命令由他指揮的第十師團、第一○六師團、第一○八師團，總計4萬餘人，在45架飛機的掩護下，南下掃蕩界河、滕縣。
接替鄧錫侯職務的孫震在作戰會議上，把戰局和敵情做了詳細的分析和介紹，他懷著從未有過的激.情，號召大家說：“弟兄們，前幾天打了勝仗，我們不能驕傲，不能背上這個驕傲的包袱，我們一定要再立新功。要打幾個大勝仗給蔣委員長看看，給全國民眾一個振奮人心的鼓舞！”接著，他下達了作戰任務，由第四十五軍在津浦路左側佈防阻擊，由第四十一軍負責在沙河至滕縣一線佈防阻擊，王銘章為前線總指揮，負責協調各方面關係。
3月14日一清早，磯谷指揮部隊發起全線進攻。一時間，煙塵四處騰起，火藥味瀰漫在山嶺田野上空。第四十五軍之一二五師和一二七師最先與敵人交上火，官兵們高聲地呼喊著，將手榴彈雨點似地朝鬼子的頭上扔去。反撲的鬼子付出不小的代價，一批一批地倒在鐵路邊。
14、15日，日軍連續兩天的進攻，都沒有佔到便宜。16日，磯谷以3000餘兵力，向第四十五軍的右後方龍山、普陽山迂迴包抄。他的這一招很快被第四十五軍識破，立即抽出一個團將迂迴的日軍頂了回去。
17日一早，磯谷改變了戰術，集中5000步兵，猛攻滕縣，守軍浴血奮戰，但是兵力單薄，苦力支撐到下午4時，傷亡過半，迫不得已且戰且退，當他們退到距滕縣縣城不到10公里時，王銘章打電話給臨城的孫震求援。孫震當時手中只有一個特務營，其中只有三個步兵連和一個手槍連兵力。接到求援電話，孫震二話沒說，留下一個手槍連，命令三個步兵連火速開到滕縣。他對王銘章說：“戰區調湯恩伯部來增援，明天就會趕到，你務必要固守到明天午後。”
遠水解不了近渴，怎麼辦呢？王銘章只得自己內部調整部署，他命令在滕縣以北沙河的第七二七團張宣武團長，留下兩個營在原地擔負阻擊，抽出一個營由張團長帶隊，跑步趕回滕縣佈置城防。
太陽下山時，張團長率部到達滕縣北門，王銘章上前握著他的手說：“估計明天一早敵人就會光顧滕縣，我命令你擔任城防司令。我負責對上聯絡，爭取向總部和我區多要援兵和彈藥。我們倆分工，你負責指揮守城，我負責偵察敵情，提供兵力和彈藥，如果沒有兵力和彈藥，你就打我的屁股。”
張團長連夜指揮官兵們構築工事，加固城牆。他還抽出一部分兵力，在內城牆邊挖防空洞和綁雲梯。這樣，在敵人飛機投彈或打.炮時，城牆上留下少數哨兵擔負瞭望哨，多數人隱蔽在防空洞內。如果敵人步兵攻城，防空洞內的官兵便迅速透過雲梯，爬上城牆戰鬥。
後半夜，從徐州方向開來一列火車。車子停穩後，駕駛員告訴王銘章，給他們運來了兩車皮子彈和五車皮手榴彈。
聽到這個訊息，把王銘章興奮得緊緊握住駕駛員的手，一個勁地說：“謝謝，謝謝，這真是雪中送炭啊！”他轉身對衛兵說，“快去拿一條香菸來，我要送給這位駕駛員，算是獎勵。”
子彈和手榴彈很快下發到士兵手中，平均每個士兵發了一箱子彈和兩箱手榴彈。
3月18日，天剛麻麻亮，磯谷就集中了萬餘兵力，由25架飛機掩護，向滕縣發起攻擊。敵人兵力超過華夏守軍的半數，還有飛機、坦克配合，這對華夏守軍來說，幾一場惡戰。飛機輪番地轟炸著滕縣城，半個小時的轟炸，不但炸燬了房屋，城東南關士寨被炸開了一個15米寬的大缺口。敵人如狂潮般湧進城內。守軍奮勇還擊。雖然敵眾我寡，但由於剛剛補充了足夠的子彈和手榴彈，再加上居高臨下，敵人進攻了七次，均未獲成功，戰鬥至晚上，敵人才收兵休戰。
晚上，王銘章把部隊集中起來，對大家說：“打退的敵人不會善罷甘休，明天，他們會組織更大規模的進攻。我們要有充分準備，要做到人在城在，有一口氣也要與敵人拼到底！”
散會後，他又到各個陣地檢查，要求每人構築好工事，並注意防空隱蔽，待機出擊。
次日上午8時，磯谷集中了1.5萬步兵，在飛機和坦克的配合下，越發瘋狂地向華夏守軍進攻了。不到半小時，數百名日軍憑藉雲梯，登上了城牆。幾分鐘後，華夏的敢死隊開始出擊，官兵們揮舞著大刀，吼叫著一步一步撲向鬼子。經過白刃格鬥，雖然將鬼子推下了城牆，但損失巨大，180名敢死隊員只剩下13名了。
下午3時，城牆多處被突破，大批敵人衝進了城，守軍越打越少，王銘章和他的參謀長趙渭賓、副官長羅甲辛被一發炮彈擊中，受了重傷，王銘章為了不拖累大家，開槍自殺身亡。
這時，只有張宣武團長及幾個士兵堅守在北門城牆。天黑了，眼看守城無望，張宣武命令開啟北城門，他們擔著王銘章、趙渭賓等人的遺體，向南突圍。
武漢、重慶、廣州等各城市的報紙，刊登了滕縣之役及王銘章壯烈殉國的事蹟，號召大家學習王銘章寧死不屈的精神。
國民zf為表彰第一二二師在滕縣英勇殺敵的事蹟，特為該師立碑記功，並追授王銘章陸軍上將軍銜。王銘章的靈柩經武漢、重慶、成都運到他的家鄉時，沿途民眾紛紛舉行悼念、祭奠活動。
在武漢，蔣光頭率軍、政官員參加悼念儀式。悼念大廳莊嚴肅穆，蔣光頭和軍、政官員們神情莊重地在王銘章靈前鞠躬默哀。
gcdzy也派代表來參加悼念會。領導人毛、等敬獻了輓聯，擺放在王銘章的靈前。輓聯上書寫著：“奮戰守孤城，視死如歸，是gm軍人本色；決心殲頑敵，以身殉國，為華夏民族增光。”
悼念會上，蔣光頭髮表講話，他說：“各位，王師長是位愛國的軍人，是一位熱血男兒！他在滕縣拿3000人抵擋日軍迂迴部隊1萬多人，他是何等的勇敢！上月16日早晨，戰事開始，王師長率部浴血抗戰，肉搏八小時。當夜日軍由東關向城內開炮，城牆被轟塌兩處，王師長便命令用食鹽千包填塞缺口，他是何等的機智！17日早晨，日軍大批包圍四城，飛機大炮猛烈轟炸之下，日軍坦克衝進城，城裡彈如雨下，火焰漫天，王師長不但不退，還帶了參謀長趙渭賓、團長王麟、縣長周同等登城督戰，他又是何等的壯烈！直到下午，局勢更壞，援兵當時已經開到，可是同日軍援兵遭遇，進不得城，救不得他，王師長先是腹部中彈，繼而舉槍自殺，趙參謀長和王團長也先後陣亡。縣長周同看見這種情形，便對左右說：全國失陷的縣城不知有幾百個，但還沒有聽說縣長慷慨殉職的，我願意死在這裡，留一青名於後世！周縣長說罷，從城樓上一躍而下，墜城殉國。剩餘的 ...
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