徐州會戰之初，日軍的作戰意圖，主攻方向非常的明确。中國軍隊制定了，詳細的防禦措施，在津浦路南北兩側，同時與日軍進行作戰，進而拉開了徐州會戰的序幕。
第一戰發生在津浦路南段，原因很簡單，日軍占領南京之後，在津浦路南段一直到長江浦口，這一段地域内，幾乎沒有中國軍隊防守，日軍以為這裡的中國軍隊已經被消滅，沿着津浦路北上，隻是一次行軍而已。
盡管兵力匮乏，李宗仁對金浦路的防禦，認識是清醒的：日軍占領南京之後，之是以沒有直接攻打武漢，最主要的原因就是，北面津浦鐵路方向受到牽制。日軍肯定會先消除行軍側背的危險，從另一個角度來說，防守津浦線，其實就是為為武漢赢得時間。
李宗仁立即派劉士毅的第三十一軍，到金浦路南段的滁州，明光一線，阻擊日軍。
日軍第13師團，沿着津浦路向北推進之時，遭到中國守軍第31軍的頑強阻擊。第31軍的将士們利用地形的優勢，不斷地對日軍小股部隊進行襲擾，在這個地區與日軍糾纏了一個月之久。
李宗仁對于這支桂軍的表現非常的滿意，并下達了一個指令：将第13師團日軍死死地釘在津浦線上，讓其不能北進。
但是不久，日軍從南京調來坦克和重炮，第31軍就有點頂不住了。日軍一步一步地将部隊推進到淮河南岸。
于學忠的第五十一軍，接受了守備淮河的任務。
于學忠率領部隊布置了一個東西走向的方向，從五河一直延伸到蚌埠。就在士兵修建工事之時，已經占領臨淮關的日軍，企圖強渡淮河，雙方進行了四個小時的激戰，日軍被第114師擊退。
在日軍占領蚌埠之前，中國守軍倉促的炸毀了淮河大橋，但是停泊在淮河南岸的數百艘民船，未來得及處理。于是日軍利用搶來的民船，把自己帶來的橡皮艇，在飛機大炮的掩護下，再一次強渡淮河。
盡管第五十一軍的将士們拼死抵抗，還是有一小部分日軍成功地渡過了淮河。
在淮河北岸的小蚌埠鎮，第五十一軍，再一次與日軍展開了拉鋸戰，淮河沿岸多處陣地失守，已經對51軍越來越不利。
就在這個危急的時刻，張治中率領第五十九軍趕到了。
李宗仁也知道，第51軍傷亡慘重，于是立即上張自忠的第五十九軍前去接防。為了策應張自忠的部隊，李宗仁下令，韋雲淞的第四十八軍在蚌埠以南，固守爐橋、漯河一線，劉士毅的第31軍，在淮南東北方向，圍攻上窯的日軍，周祖晃的第7軍，在津浦線以西向定遠地區日軍，反動側擊。
張治中認為，與其死守不如全力反擊。于是另兩個師各帶一個加強團，在淮河全線發動反擊。強渡淮河成功的日軍，主力已經抵達，完全沒有想到中國軍隊能夠實施反擊，在第五十九軍的沖擊下，陣地開始動搖，逐漸的開始後退。
經過幾天的激戰，第五十九軍官兵重新拿回了小蚌埠鎮。
在津浦路南段北上的日軍，經過20多天的苦戰，付出巨大的代價，才渡過了黃河，沒有想到，又被張自忠的部隊，趕回了淮河南岸，兩軍開始形成對峙狀态。
在淮河阻擊戰中，日軍派出了三個連隊，7個步兵大隊，7個中隊的航空兵，工兵炮兵進行聯合攻擊。中國軍隊桂軍東北軍西北軍輪番上陣，讓日軍付出了傷亡3000餘人的代價，始終未能突破淮河防線。
這是徐州會戰初期，難得的一次振奮人心的勝利。