这一天，战场上终于传来了汤恩伯部的消息：集结在枣庄以东的关麟征的第五十二军第二十五师第七十五旅一部，与濑谷启指挥的日军沂州支队前锋小部队发生了战斗；第五十二军的第二师也从鹁鸽窝方向对枣庄发起攻击，激战两昼夜后一度占领了大部市区，但随即便遭遇了增援日军的强力反击。师长郑洞国向汤恩伯求援，汤恩伯率第八十五军主力仍在抱犊崮山中，接到电报后仅派出一个旅，这个旅又只派出一个团，这个团也就派出了几个排，在枣庄外围骚扰一番就撤走了。关麟征军长怒火中烧：“汤先生是我们的老长官，对我们也玩弄这一手，实在太不应该。” 汤恩伯明知台儿庄正遭受日军持续猛烈的攻击，却按兵不动，反要空军来轰炸他的部队所在战场上的日军。
台儿庄中国守军在数量上是日军的五倍，，但装备上却与日军相差甚远。日军除了有大量飞机助战外，重型火炮的优势十分明显，步兵翅配属了大量坦克。孙连仲部既没有坦克，也没有反坦克武器，官兵们只能依靠血肉之躯阻击日军的进攻。台儿庄镇面积不大，回旋余地很小，庄内也没有可以利用的高大坚固的建筑物。在日军凶猛火力的轰击下，寨墙一次次地被突破，守军填补缺口变得越来越艰难，往往需要付出巨大的代价。 但对于日军来，中国守军誓死不退，即使突进去部分步兵，也会遭到毫不犹豫的反击。在逐街逐屋的巷战中，突进去的士兵面对中国守军的顽强拼杀，很难扩大战果。在台儿庄这个狭窄的地域里，双方都无法投入更多更密集的兵力，镇内的短兵相接也使日军的优势火炮无法进一步发挥威力。攻者意志强硬，守者寸土不让，双方在这个运河边的小镇内外进行的犹如一场永无休止的拉锯式肉搏。
二十六日，台儿庄依旧处于混战之中。早晨七时，园上村附近的日军炮兵开始向台儿庄轰击，步兵在炮火准备后再次强攻北寨墙。两个小时后，台儿庄北门再次被日军突破，一股日军又窜入了镇内的城隍庙。 北门的缺口越来越大，涌入的日军越来越多，台儿庄守军开始内外受敌。傍晚，台儿庄的东面被日军占领。中国军队据守着西面，与日军形成对峙。这一天，第三十一师守军死伤达千人以上。 入夜，一八五团团长王郁彬命令禹功魁、汝心铭、古文照和秦应岐的四个营，各配属一个工兵小组和两门追击炮，向占据台儿庄东面的日军实施反击。 日军顽强抵抗，中国官兵前赴后继，双方都不顾生死，最后一八五团的反击成果仅仅是夺回了三个民居院落。
这时候，奉白崇禧之命从开封开来的战车防御炮连抵达台儿庄。这种新式大炮中国军队仅仅装备了两个连，虽然每个连只有两门大炮，却都是德国制造的大口径榴弹炮，还附有加农炮炮筒，射程达到两万米以上，且有现代化的通讯指挥系统，是当时中国军队中最强大最新式的重炮。池峰城师长立即命令战车防御炮连开设阵地投入作战，四门重炮果然火力非凡，直打得日军“晕头转向，莫知所措。
二十七日凌晨，台儿庄外的日军开始攻击西寨墙。飞机和火炮将寨墙轰塌之后，步兵在二十多辆坦克的掩护下冲锋。台儿庄寨墙已经千疮百孔，根本无法阻挡日军的涌入 ，在西门附近防守的一八一团三营伤亡殆尽，三百余日军突入城内随即竖起日本旗，中国守军不得不退守街区纵深，依靠被毁坏的“破屋断墙”节节阻击。防守北车站及西阵地的一八五团，在之前的刘家湖战斗中损失惨重，这时因伤亡不断而致兵力捉襟见肘。 池峰城师长随即命令工兵营和骑兵连增援寨内。同时，命令一八六团和一八二团必须各抽一个营紧急增援北门。援军到达后，守军开始反击，官兵们拔下日本旗，换上中国旗，并把一部分日军从寨墙缺口堵了回去，城里的残余日军退入城隍庙。
为了牵制日军的攻击，一八一团（欠三营）：八五团二营奉命迂回到日军侧背，向刘家湖、三里庄和墩上村发起攻击。上午十一时，一八五团二营攻占墩上村，一八一团二营逼近三里庄，一八一团一营攻占了刘家湖。但是，日军紧接着就发动了大规模反击，墩上村即刻失守，三个营的中国官兵在撤退时伤亡大半。下午一时左右，日军的十一辆坦克直接冲到距台儿庄西北寨墙两百米处，随即停下来向台儿庄内开炮射击。日军的坦克兵尚不知台儿庄中国守军已经调来了重炮，中国军队的重炮瞄准后突然开始轰击，十一辆日军坦克中六辆中弹起火，其余五辆见状仓皇而逃。寨墙上的中国守军不禁欢呼起来，胆大的士兵跳下寨墙，开始追击四处逃散的日军坦克兵砍杀射击，另一些士兵爬上被击毁的坦克卸掉上面的机枪。
台儿庄中国守军第三十一师几天来已伤亡了三干多人，池峰城师长把全师重新编成七个营。为加强台儿庄的兵力，第二集团军总司令孙连仲命令张金照的第三十师和吴鹏举的第四十四旅增援。晚上，日军增援部队全部抵达刘家湖。台儿庄的战局愈发严峻。中国守军在兵力上占据绝对优势，打来打去却让日军占了半个庄，这让战区司令长官李宗仁“殊感诧异”，他严令第二集团军于二十九日前将冲入台儿庄内的日军消灭干净。 不知在日军绝对优势火力下苦守台儿庄的孙连仲接到这封电报时是何心情。此时，孙连仲最关切的并不是李宗仁的“殊感诧异”，而是那个说好了由他发动回旋作战的汤恩伯究竟在哪里？
汤恩伯部仅以少部兵力在枣庄附近与日军纠缠，军团主力依旧躲在抱犊崮山区里不出来。虽然汤恩伯不断致电蒋介石和李宗仁，报告他的部队对枣庄、临城一带的日军进行了持续攻击，但至少从台儿庄方向的战场态势上并没有显出任何策应的效果。 孙连仲不断地打电报给汤恩伯，要求他的第二十军团积极行动，全力策应台儿庄的正面防御。汤恩伯主张由第五十二军和第八十五军各抽出一个团，组成一个混成旅，向峄县的日军守军发起攻击，以回应孙连仲的一再请求。令汤恩伯没想到的是，他的主张即刻遭到军团将领们的集体反对 ，关麟征将军尤不同意以小部队攻击峄县敌人之侧背，主张要打就全力打，不可以零打碎敲。
二十八日晚十时，李宗仁致电汤恩伯：“台儿庄方面孙集团陷于胶着状态，敌我均在困难中，贵军应为有力之援助迅速南下夹击之。”第二天晚八时，李宗仁再次致电汤恩伯：敌主力已“绕出台儿庄东侧第二十七师背后”，企图包抄孙连仲的第二集团军的后方。“着贵军团长以一部监视峄县，亲率主力前进，协同孙军肃清台儿庄方面之敌，限拂晓前到达”。·汤恩伯这才决定第二军团向台儿庄方向出击。——当初，他与关麟征军长对池峰城师长的承诺是：只要台儿庄的枪声一响，“最多不出一日定可回援”。可现在，池峰城师长的第三十一师已在台儿庄苦战了五天。
即使已向台儿庄靠近，汤恩伯依旧存有私心：第八十五军是汤氏的老部队，所以他处处想使该军在承担作战任务时避重就轻。在攻击枣庄时，第五十二军由东向西打，面对着临城、枣庄敌之主力，第八十五军却紧靠着抱犊崮山地。现在向台枣支线攻击，他却把原在北面的第八十五军南调，左翼依托台儿庄，右翼是第五十二军，使该军处于比较安全的地位。