劉世英回到北沙河陣地時，發現這裡又受到了日軍的幾次衝擊，防禦工事已經面目全非，當守軍試圖將其修復時，日軍便開炮干擾，讓人又氣又恨。此時守軍人數已經摺損了將近一半，而日軍方面卻有後續部隊源源不斷地開來，達到上萬人之多。二線總指揮王銘章已經將滕縣的大部分預備部隊調到一線支援，連滕縣南部的守衛部隊也都紛紛北調，而為了充實滕縣的外圍陣地，滕縣本身的防備已經非常空虛了，如果再沒有援軍支援的話，滕縣早晚要成為一座孤城。

3月14日，日軍主力部隊集結完畢，隨即開始向守軍發動進攻。這次日軍無論在兵力還是炮火上都佔有優勢，進攻也變得更加迅猛，也更加肆無忌憚起來。日軍集中十幾架飛機，三十幾門大炮和坦克，在大力進攻守軍正面陣地的同時，又派出大量精銳部隊從東北方向抄襲北沙河陣地後路，直接威脅滕縣安全。

日軍的攻擊整整持續了一天，守軍損失慘重，漸漸不支，紛紛向後方請求援兵，防線時有動搖的跡象。劉世英和戰友們奮力打退日軍的又一次衝鋒後，用軍服蹭了蹭臉上的灰塵和汗水，呼吸急促地對不遠處的指揮官喊道：“這樣下去不行，再不來援軍的話，陣地就要淪陷了，得趕快向王銘章師長要援兵才行！”

一線指揮官一邊指揮守軍反擊，一邊給王銘章搖電話，在炮火連天的陣地中對著話筒大聲喊道：“王師長，前線陣地吃緊，快要保不住了！援軍什麼時候到啊？日軍已經增兵了，我們再不增兵，馬上就要被吃掉了，趕快想想辦法啊！”

王銘章大聲回答道：“滕縣地區的預備隊都已經被調空了，根本沒有援兵！你們再堅持堅持，儘量拖延時間，我馬上向李宗仁總司令要援兵！外圍陣地如果丟失，滕縣被日軍包圍的話，我們可就彈盡援絕了，千萬要堅持住啊！”

一線指揮官回答道：“不能保證，請儘快請求援兵！”

“那好，確保電話路線暢通，我要到援兵後立即通知你！”

對方答應一聲，掛上了電話。王銘章即刻開始給李宗仁通電話，語氣急切地說道：“報告總司令，滕縣地區的預備隊已經用盡，日軍開始以優勢兵力攻擊滕縣正北面的我軍陣地，馬上就要突破了，請總司令立即派兵支援！”

李宗仁回答道：“我已命令戰區預備隊湯恩伯軍團的三個軍共10萬人前去增援滕縣，請貴軍一定要堅守三日待援，盡最大可能拖住日軍，阻止日軍南下！”

“是！”王銘章立即轉告了一線指揮官這一訊息，要求他務必令部隊堅守三日，等待湯恩伯軍團的到達。放下電話後，王銘章又和參謀長趙渭濱一起，將留在滕縣城內的警察和保安團等民間武裝力量組織起來，準備隨時保衛滕縣。

當天晚上，軍長孫震來到滕縣視察戰況，並向王銘章傳達了最新命令：“日軍已先後調集三萬大軍，企圖重兵攻克滕縣陣地，進軍徐州。蔣委員長以下令調集大軍保衛徐州，現在援軍尚未到達，委員長要求我們務必死守滕縣三日。為了便於指揮，你應當將滕縣外圍陣地的所有部隊撤回城內，死守待援！”

王銘章回答道：“可是困守孤城很容易被攻破，當時太原就是因此而失陷的。再說滕縣防守條件並不好，城牆不是特別堅固，軍隊過於集中在城裡的話，容易遭到日軍優勢炮火的集中攻擊。最好還是在城外佈置一些外圍部隊，和城內守軍互相配合，這樣才能堅持得久一點。請軍長再考慮考慮，這樣做並不可行……”

孫震聞言揮了揮手，嚴肅地說道：“不行，這是上級的命令，你必須執行！我會向李總司令替你們申請彈藥和給養，增援部隊很快也會到達，但你們必須服從命令，將部隊遷到城內。防守滕縣的責任就落在你身上了，這關係到整個戰局和徐州的安危，若是出了什麼差錯，我們誰也擔當不起！現在明白了沒有？”

王銘章聽了，與參謀長趙渭濱對望一眼，眼神中充滿了無奈之情。接下來，王銘章恢復了常態，重重地點了點頭，他此刻不能思考太多，思考太多無益。

日軍開始全線進攻了。

3月15日黎明，萬餘名優勢裝備的日軍開始對滕縣北面和東面的各陣地進行猛攻。日軍先是派出飛機偵察守軍陣地，為炮兵校正目標，接著便開始轟炸掃射。守軍在接連幾天的戰鬥後已經疲憊不堪，工事大量損毀，被日軍的飛機壓制地不能動彈。接下來，日軍又開始了炮擊，炮彈接連不斷地在川軍陣地周圍爆炸，將陣地上的每一寸土地都翻新了一遍。由於缺乏防護和閃避不及，守軍傷亡很大。

緊跟著，日軍