1938年3月，日軍已經在華北占領了北平、天津等地，在華中占領上海、南京等地。為了進一步擴大擴大其侵略成果，日軍很快就把矛頭對準了華東的徐州，并從華北、華中沿津浦線（京滬線）南北對進，企圖完成對徐州的夾擊。

第五戰區在李宗仁的指揮下，利用日軍驕傲自滿、孤軍深入的機會，在臨沂和滕縣有力地阻擊了日軍，之后又取得臺兒莊大捷。

在臺兒莊大捷后，蔣介石一度認為，可以調派更多的部隊去防守徐州，于是又向徐州地區調動了20多萬精銳部隊，如此一來，徐州地區就集結了大約60萬的國軍。蔣介石希望這60萬人能拖住日軍一段時間，為防守武漢爭取時間。

另一方面，日軍在臺兒莊遭遇重大失利后，急于洗刷恥辱，他們看到無險可守的徐州聚集了60萬國軍，認為這是一舉圍殲中國部隊的大好機會，于是從各地調集了13個精銳師團30多萬人馬，配合重型武器和數百架飛機，打算一舉消滅國軍部隊。

4月上旬，日軍制訂了徐州包圍戰的計劃，兵分六路，繼續以南北對進的方式向徐州穩步開進。到5月中旬，蔣介石和李宗仁都清楚地看到，徐州已經無法防守，在這個大平原上和與日軍正面對決，無異于自掘墳墓，于是決定放棄徐州，并迅速制定了從徐州西南突圍的計劃。

由于有著鐵路運輸的優勢，日軍迅速完成了對徐州地區的合圍，60萬國軍一度落入包圍圈。但是，由于地域廣闊，日軍盡管出動了30萬人馬，依舊無法達到其所謂的“鐵桶合圍”的效果，李宗仁眾將冷靜應對，最終指揮大部隊從日軍的空隙中成功突圍，抵達安全區域。到5月19日，日軍占領徐州時，發現他們占領的不過是一座空城。

戰后，日軍大本營陸軍部向裕仁報告：“我軍雖以主力自徐州以西切斷了中國軍隊的退路，將徐州地區鐵桶般包圍起來。但總計約50個師的中國軍隊，于5月中旬突然從西南方向跳出我軍重圍，戰果之微出乎意料。”

李宗仁也將徐州大突圍視為他生平的得意之筆：“在徐州會戰的最后階段，敵軍捕捉我軍主力的計劃是何等周密，其來勢是何等兇猛。但鏖戰月余，敵方不特沒有擊潰我軍主力，甚至連我方一個上尉都沒有捉刀。這種情形，在雙方百萬大軍的會戰史上也可說是個奇跡，徹底摧毀了敵人捕捉我軍主力、速戰速決的侵略迷夢。”

徐州大突圍在抗戰史上的意義非同一般，相當于歐洲戰爭上的敦刻爾克大撤退，60萬人的突圍為國軍保存了基本力量，為日后的武漢會戰保留了基礎。而日軍在此次作戰之后，作戰步驟完全被打亂，且兵力被基本掏空，只能孤注一擲繼續征兵，為其進攻武漢做最后一搏。

一個優秀的軍事指揮官，不僅應該擅長進攻，更應該擅長撤退。臺兒莊大捷和徐州大突圍證明，李宗仁不愧為一代抗日名將。