198年月，徐州会战爆发，张自忠率第59军星夜增援驻守临沂的庞炳勋第三军团。张自忠与庞炳勋本是宿仇，但张自忠在此时却放下了个人恩怨，以国家民族利益为重，以“拼死杀敌、报国家于万一”的必死决心，向日军阵地发起不计伤亡的猛攻。与庞炳勋部在临沂会师，两部奋力拼杀，使日军增援台儿庄的计划万全被粉碎，也保证了“台儿庄战役”的全胜。

随枣会战中，张自忠已升任集团军总司令，率部浴血拼杀，歼敌万余人，是**自抗战以来为数不多的胜绩，本人也获得宝鼎勋章。

1940年年初，日军发动枣宜会战，张自忠亲笔昭告各部队、各将领：“国家到了如此地步，除我等为其死，毫无其他办法。更相信，只要我等能本此决心，我们国家及我五千年历史之民族，决不至亡于区区三岛倭奴之手。为国家民族死之决心，海不清，石不烂，决不半点改变。”张自忠率两千多人东渡襄河后，一路奋勇进攻，将日军第1师拦腰斩断。日军随后以优势兵力对张自忠所部实施包围夹攻。张自忠毫不畏缩，指挥部队向人数比他们多出一倍半的敌人冲杀十多次。日军伤亡惨重。

但随后日军破获第五战区与重庆大本营之间密电往来，重庆被日军假情报所迷惑，错误判断形势，下令第五战区部队同时围歼南北两路日军。虽然张自忠在河东的部队只有五个师二万余人，兵力仅及对方一半，但军人以服从命令为天职，他立即根据自身情况调整部署。但其军事部署已完全被敌方掌握。日军当即调集两个师团另加四个大队奔袭而来。1940年5月14日，双方发生遭遇战。15日，张自忠率领的一千五百余人被近六千名日寇包围在南瓜店以北的沟沿里村。当日上午，日军发动进攻。敌我力量极其悬殊，战斗异常惨烈。