这样一来城内守军增加到约四千余人，364727团团长张宣武被任命为城防司令，统一部署守城。城防指挥部设在东门里路北一家山货店内，一二二师师部驻西门外电灯厂内，一二四、一二七两个师部同驻城内张锦湖宅内。
孙总也马上向战区发出求援电报。电报一到，让战区长官部大吃一惊，鬼子的进攻也太快了一点。
而接到情报表示矶谷师团主力近三万人也在济宁开始集结有向藤县进发的迹象。
这个情况让李长官忧心忡忡，是继续与鬼子在藤县决战还是让22团军放弃藤县运动到外围？
由于汤军团已经运动到位，所以李长官还是决定在藤县与矶谷决战。李长官认为只要王铭章师长能在藤县城内坚持下来，而汤军团又能及时到位并发起攻击，是完全可以与矶谷决战与藤县、临城一线的。
因此李长官在15日中午，给汤恩伯去电：“铁道正面敌>:阵地，进入二十里铺附近”，速令4“先头一部开往滕县附近，增加第22集团军正面之抗战”，同时要求第85“主力集结临城东北地区待机出击”。
而这时的藤县县城已是进入了紧张的布防阶段，由于王铭章对这么快就要面对日军攻城准备不足，对黄佳俊的提醒也缺乏重视。所以城内地工事修建的极不完善。由兼城内部队不多，却番号不少，计有三个师部（122、124师66旅）形成了建制混乱的局面。
364727团团.寡严格划分防区，并要求在每个防区都要以民房为依托，构筑合适的巷战工事；每一个防区的守军在没有得到命令之前一律不得撤退，否则以违抗军令的罪名，格杀勿论！
又把抢来的那门150米地榴弹炮布置于有坚固防御的张锦湖宅内。（这座宅子由巨石垒成，还修有碉堡），其他的几门山炮和野炮也分散到城内各处，以免被鬼子的优势炮火一次性毁灭。
张宣武又把部队进行了详细的分配：城前退回的第398地1个营防守东关，令第727团1个营防守东、北面>+营防守西、南城墙；其余为预备队。控制于东门内。
张宣武本来准备的是按照在新180学到的那样先于鬼子在城垣争夺，一旦城垣被突破，就与鬼子周旋与城内大打巷战。
而这种想法遭到了几乎一致的反对，理由就是：一旦部队失去控制恐怕会崩溃！
张宣武的想法未能得已实施！
濑谷支队进至滕县附近时将部队区分为两队。其支队主力进攻滕县，第63联队配属一部炮兵及坦克，由辛庄、中顶山迂回至切断滕县中国军队的退路，并向临城攻击前进。可以看出，谷这时已经把藤县看成是自己的囊中之物了，眼光已经瞄准了临城。
316日黎明。日军八千余向界河主阵地全线发起进攻。
上午7时50，冯河、龙阳店方面的日军开始向守备城东关的警戒部队进犯。
8许。10门山炮向东关、城内和西关火车站猛烈轰击。与此同时，12敌机飞临县城上空。疯狂地轰炸、扫射。
10时半，日军突然集中炮火猛烈轰击东关南半部寨墙，了一二十米宽地缺口。日军在数十挺轻、重机枪的掩护下，窜入缺口外地壕沟内，伏伺缺口两侧。
严阵以待的守军集中六七十人将二三百枚手榴弹投入敌群，日军纷纷倒毙，逃还者不足10人。
后又以同样方式进行第二、第三次进攻，均以失败告终。于是。日军暂时停止进攻。
守备东关地41军特务营（营长严）伤亡近百人，城防立即将预备队第七二七团第十二连由城内调赴东关归严营长指挥。
下午2许。关土寨的东北角发起猛烈攻击。守军在严营长的指挥下，连续5打退敌人的进攻，日军每次进攻都遗下三五十具尸体。
下午5许，日军发动了第六次攻势，各种火炮增加到30余门，集中轰击东寨门，并以部分炮火向东关、城内和火车站施以纵深遮断射击，企图阻止守军增援，另有每批10余架飞机在上空助战。日军步兵在其强大火力掩护下，一次三个小队，每小队相距约百米，前后重叠形成梯形向东寨门冲锋，最前的一小队日军被守军的手榴弹消灭得所剩无几，守兵亦伤亡惨重。严营长急将吴赞诚连补上。立足未稳，日军的第二梯队又冲上来，双方展开肉搏战。日军一小队全部被歼，而吴连亦阵亡100人。
何经纬连正由城内奔赴东关增援之际，日军第三梯队蜂拥而上，虽经东寨墙南、北两头的部队堵击，但仍突入寨40余人。
时已入暮，日军不惯夜战，双方相距数十步，形成对峙局面。
6后，严营长组织何经纬和张进如连两次发起反击，终将突入地日军全部消灭。守军亦伤亡惨重。苦战竟日的严营长在最后一击地督战中，身负重伤。
晚8后，枪炮声渐趋沉寂。
16日上午，在日军进攻东关的同时，界河一线的正面日强攻势。
四十五军经3浴血奋战，伤亡过半；同时与滕县的交通、通讯全被截断，指挥失灵。因此，中午以后，四十五军的正面阵地逐次破日军突破。
守卫在深井、池头集的吕康、曾（更+生）元两个旅，在与日军拼搏一天后，退守大坞、小坞一带。
傍晚，四十一军所属两个多团的兵力，放弃滕县外围阵地，撤到城内布防。各部队分区、分段防守，彻夜整修工事。
夜间，日军师团长矾谷廉介调集第十师团和一六师团的一个旅团，共3余人的兵力，对滕县城东、南、北三面实施包围
部分资料来源与史料！