在1938年的春天，山东临沂城下，中国军队与日寇展开了一场血战，即临沂战役。
此战是台儿庄战役的外围战，由张自忠、庞炳勋率领的西北军迎战日军中号称“钢军”的板垣师团。
日军板垣师团即第5师团，是日军最早编组的7个师团之一，七七事变后从天津大沽登陆，随后从平津地区南下，先后参加南口战役、太原会战，一路击溃了三十余支中国军队，狂妄到了极点。
在进入山东战场后，板垣征四郎同样不把任何一支中国军队放在眼里。但是这一次，不可一世的板垣师团，终于在临沂城下被张自忠、庞炳勋率领的西北军劲旅重创。
战前态势
1938年1月，日军华北派遣军下辖的第5、10师团分两路南下，右路为矶谷廉介第10师团，沿津浦铁路南下，攻占泰安、兖州、滕县，向台儿庄攻击前进；左路为板垣征四郎第5师团，进攻潍县、临沂，随后沿着公路向台儿庄前进。
日军的战术很简单，就是用第5、第10这两个攻坚能力强悍的师团，在左右两翼分进合击台儿庄，进而占领军事重镇徐州。
而国民政府第5战区在鲁南地区的部署大致如下：以邓锡侯所辖川军第22集团军驻守滕县一带；庞炳勋所辖西北军第3军团驻守临沂一带；张自忠所辖西北军59军驻守在枣庄、峄城一带。
此时身为第5战区司令长官的李宗仁心急如焚，此时他手中能用的部队只有川军22集团军以及西北军第59军、40军，鲁南地区的防御空虚，仅凭这几支部队，拿什么和眼前的日军第5、第10师团打。
于是，李宗仁在1938年3月初连忙向武昌的最高统帅部要兵。蒋介石下令西北军孙连仲第2集团军（下辖3个师）、汤恩伯所辖中央军第20军团马上向鲁南地区集结。第2集团军是西北军劲旅，战斗力不俗；而20兵团所辖第52军、85军、13军都是中央军精锐，在南口战役中有过不俗的表现。
此时，李宗仁如果想在台儿庄打一场围歼战，那必须得等到第20军团这张王牌赶到战场（这里并不是说故意抬高中央军而轻视地方军，因为装备和和作战经验的差距，当时中国大多数部队只能打阵地防御战，一旦与日军进行野战，部队就很容易溃散。所以当时能与日军进行野战的也就不分中央军精锐以及少数地方部队的主力军。）
然而，在1938年3月3日，日军第5师团先头部队已经前进至临沂以北30里的汤头镇，临沂城岌岌可危。
血战临沂
此时驻扎在临沂城的是西北军旧部庞炳勋第3军团，虽然表面上是一个军团，但是，该军团只有一个第40军39师，累计5个团，总兵力约1.2万余人，而且装备非常差，属于杂牌中的杂牌。
庞炳勋
1938年3月9日，临沂外围的汤头镇已经被日军攻占，日军板垣师团又出动数千人对临沂发起猛攻，庞炳勋完全招架不住，部队损失惨重，急忙向李宗仁求援。而李宗仁此时也犯了难，因为此时他手中除了张自忠的59军外，已经无兵可用，而张自忠与庞炳勋可是有血海深仇。
当年张自忠、庞炳勋两人都是冯玉祥麾下将领，后来在冯玉祥讨伐蒋介石期间，庞炳勋临阵倒戈投降蒋介石，并且袭击了张自忠的师部，张自忠险些丧命。
张自忠
但此时前线告急，李宗仁还是叫来张自忠，对其说道：“你和庞炳勋有宿怨，我甚为了解。颇不欲强人所难。不过以前的内战，不论谁是谁非，皆为不名誉的私怨私仇……”
没等李宗仁把话说完，张自忠就坚决的回答道：“我的59军绝对服从长官命令，请长官放心。”
于是乎，张自忠临危受命，率领59军从峄城一带驰援临沂。张自忠下令部队留下辎重，轻装奔袭。最终59军一昼夜行军180里，在3月12日黄昏，成功到达临沂城外围。
当庞炳勋见到昔日的仇人能够摒弃前嫌、舍命相救时，他也不顾日军炮火，亲自出城迎接张自忠。两人见面后，庞炳勋让张自忠迅速率部进城，巩固城防。但是，张自忠却对庞炳勋说，目前日军还不知道他的59军已经到达临沂，所以可以趁着日军疏于防备，主动出击，打第5师团一个出其不意。庞炳勋听完也觉得可行，便同意了张自忠的计划，让59军在临沂城外短暂休整，在夜里一起发起突袭。
西北军59军是原西北军的主力部队，无论是装备还是训练水平，在当时的中国军队中都是排在前列的，再加上军长张自忠治军有方、军纪严明，所以该军算是比较能打的部队。
在3月13日凌晨，张自忠指挥第59军以迅雷不及掩耳之势强渡沂水 ，从日军侧后方进行迂回穿插，先后攻占亭子头、沙岭子、白塔。前线的日军被打得措手不及，他们怎么也想不明白，白天被他们打得抬不起头的临沂守军怎么还会发起这么猛烈的反攻。日军指挥官也是百思不得其解，救援临沂的援军怎么可能来得这么快？
还来不及等他弄清楚原因，张自忠指挥59军就从日军侧后方直插进去，与此同时，临沂城内第40军也从正面发起反击，日军顿时陷入腹背受敌的尴尬境地，赶紧向后慌忙撤退。
第二天，不服气的板垣征四郎指挥部队发起反攻，当天夜里。日军也采取夜间突袭的方式对驻守在沂水边的59军发起猛烈攻势。但59军料到日军肯定会反扑，双方展开激烈争夺，茶叶山、崖头、苗家庄等阵地都反复易手，敌我双方均伤亡惨重。
3月17日，日军已经猛攻两天，但是收效甚微，战斗陷入僵持状态。张自忠见时机已到，下令部队发起反攻，集中全军上下所有的迫击炮、山炮，把剩余炮弹全部向日军阵地轰击，随后前线各部队发起冲锋。此时日军本来就久攻不下，军心动摇，看见59军排山倒海般的冲锋，顿时乱作一团，纷纷向后逃窜。59军一路向北追击30里，到了汤头镇一带才停下脚步。
在休整一周后，日军板垣师团又派出4000余人的沂州支队进攻临沂，但是又被张自忠与庞炳勋击退，板垣征四郎无奈只得暂时放弃攻占临沂的计划。
至此，临沂战役全部结束，此战，日军阵亡千余人，伤5000余人，而中国军队这边伤亡近两万人，其中张自忠59军报告伤亡11840人，而庞炳勋部伤亡没有查到具体数字，伤亡人数大概在7000人左右。
总结
此战中，杂牌西北军能够挫败日军板垣师团的攻势主要有两大原因。
一是张自忠能够将国家、民族大义放在首位，摒弃前嫌，与庞炳勋精诚合作，让59军与40军得以协同作战。
二是张自忠、庞炳勋两军将士高昂的抗战斗志，不畏强敌、浴血奋战。庞炳勋是个极其圆滑之人，而且还是被刺冯玉祥的叛徒，当时人们对其评价很差。但是在此战中，庞炳勋并没有像此前那样只顾保存实力、偷奸耍滑，而是死守临沂，血战到底。
而张自忠将军，自七七事变以后，被国人误解，身上背负着“汉奸”的骂名，所以他也一直想洗刷这一耻辱。每每与日军作战，他都写好遗书，抱着战死沙场的决心奔赴战场，所以此战他率领59军打得非常主动，连板垣征四郎都诧异，竟然还有中国军队敢主动对第5师团阵地发起反冲锋。
