15日，日军由曲阜、邹县对进合击。第575团东撤至邹县约16公里的田黄镇，尔后返回滕县防地，归还建制。庞炳勋第3军团于2月上旬从海州调至临沂布防。日军第5师团于1月4日攻占蒙阴、沂水，10日攻占潍县。同日日本海军登陆占领青岛。此时诸城也被日军占领。第3军团未能实施攻势作战，即构筑工事，向蒙阴、沂水、诸城方向警戒。

2月21日，日军第5师团依照军参谋长指令，派第21旅团（坂本支队）由潍县南下进攻莒县。当时莒县地区仅有刘震东的第一游击队及沈鸿烈的海军陆战队，兵力不足。第五战区遂令第40军派兵支援。

庞炳勋即令第115旅前去支援，该旅26日到达时，莒县已于23日失守，刘震东牺牲，海军陆战队已转移至高里附近。日军坂本支队正西进准备进攻临沂。27日，坂本支队向第115旅发起进攻。激战两日，第115旅伤亡惨重，于29日下午后撤，3月2日退至相公庄休整。日军追击前进，3月5日攻占汤头。

当日军继续向白塔主阵地进攻时，遭到守军第39师坚决抗击，由左右两翼向敌后迂回。日军被迫退回汤头，两军暂时形成对峙。