相比之下，倒是李宗仁的第五战区长官部的突围险象环生。十七日晚上，日军的炮弹已经落在徐州市里，李宗仁转移到了郊外的一个村庄，但日军的炮弹竟然一路追着他打，其中的一发炮弹准确地落在了他的房屋顶上，所幸那一刻他不在里面，把他的传令兵炸死了。十八日晚，李宗仁和战区长官部的幕僚们开始乘火车突围。原计划火车抵达宿县后折向西，但才前行了几十公里便传来猛烈的爆炸声，有人报告说，前面的一座铁路桥被撤退的中国工兵炸断了，为的是不让日军追击过来。包括李宗仁在内，火车上的所有人开始下车步行，走了一夜才接近宿县，但坏消息随即传来：十九日晨，宿县已被日军占领。
四月十九日中午，日军占领徐州。日军对中国军队撤退的速度和技巧甚感惊愕，认为徐州会战的战果因此被大大打了折扣，折扣低到了作战计划预想的“一折”。徐州战场上中国军队的大撤退，从军事上讲是一次成功的行动。数十万大军在战局不利的情况下转移脱离战场，不但破坏了日军与中国军队决战的计划，还使国家军队的主力得以保存，这也符合中国持久抗战的需要。
当日军意识到徐州附近战机已失后，迅速调整部署，把攻击方向转到了中国第一战区所属的豫东地区，目的是捕捉和歼灭陇海路东段的中国军队主力。日军第十四师团从菏泽兵分两路，其先头部队于五月十七日抵进兰封以东的仪封附近，再次切断了陇海路。中国第一战区紧急调动宋希濂的第七十一军、桂永清的第二十七军，由兰封反击仪封；薛岳指挥的豫东兵团主力也由归德向西夹攻，把突进豫东的日军第十四师团的三个步兵大队、一个重炮旅团和一个野炮团阻击在了内黄、马庄寨和人和集一带。
在第五战区中国军队主力撤走后，徐州以西的豫东地区至少还存在着属于中国第一战区的近二十万主力部队，而土肥原贤二竟然指挥着他仅有两万人的第十四师团毫无顾忌地冲了进来，这不但使蒋介石大为意外，也令被如此蔑视的中国军队感到愤怒。——徐州会战后期，发生在豫东地区的未在计划之内的作战，被中国方面稀称为“兰封会战”。蒋介石决定给土肥原贤二以重击。蒋介石的信心来自这样一个前提：第一战区中国军队与冲进来的日军第十四师团的兵力对比几乎达到了十比一，而且第一战区的中国军队的主力均是精锐的中央军部队。
中国军队拟以二十万对二万的绝对兵力优势，彻底歼灭日军土肥原贤二的第十四师团。二十一日，第一战区的中国军队兵分三路，开始夹击深入到内黄、仪封一带的日军第十四师团。王耀武的第五十一师和龙慕韩的第八十八师一部收复了人和集和内黄，两地的日军向西南方向混乱逃窜。同日，宋希濂的第七十一军向仪封的日军发动猛攻，迫使仪封日军向西北面的东岗头、毛姑寨方向逃窜。中国军队随即发起了猛烈的围歼战。
中国军队相继夺取了毛姑寨、杨楼等据点，日军向西逃窜的路已被封堵。土肥原贤二把第十四师团主力集中起来，拼死向杨固集、双塔集一带猛冲。连日苦战后第二十七军抵挡不住，溃败下来的队伍潮水般地向西涌去。一“桂永清知道自己的部队是控制不住了，如果丢了兰封，他的责任很大，便匆匆地写了一张宇条给第八十八师师长龙慕韩，命令他率所部固守兰封。”而桂军长本人，则是“一口气就跑过了罗王车站”。消息很快传来：兰封在几乎无人防守的情况下被日军占领。
兰封的失守，至今仍是无法弄清究竟的一件战争往事。有人说是第八十八师师长龙慕韩擅自撤离所致，但龙师长说是桂永清命令他们：向第七十一军靠拢，他将兰封城防交给第三十六师工兵连后，部队才移防的。——尽管第八十八师师长龙慕韩被押解到武汉枪毙了，但兰封的失守最终导致中国军队的作战计划严重受挫。坏消息接踵而至：在豫东战场的东面，为解救土肥原贤二的第十四师团，中岛今朝吾的第十六师团正向西突进，想把中国军队包围第十四师团的包围圈打开一个缺口。日军第十六师团的攻击方向是砀山。负责防守砀山的黔军第八军第-o二师，在日军的猛攻下，师长柏辉章竞然下令放弃阵地西撤，砀山失守。
兰封和砀山的失守令中国统帅部大为震惊，因为这不但导致了围歼土肥原贤二的计划泡汤，反而还会令战局演变成日军的两个师团合拢后直取开封和郑州。二十四日，蒋介石任命薛岳为第一兵团总司令，统一指挥胡宗南、李汉魂、俞济时、宋希濂、桂永清各部，立即发动反攻夺回战场主动权，彻底歼灭日军第十四师团。
第一战区司令长官程潜把他的指挥部设在了开封，并制订了围歼土肥原贤二的作战计划：胡宗南指挥第一军、第九十军和邱清泉的战车营，配属重炮兵营，攻击兰封以西的曲兴集、罗王寨；朱怀冰的第九十四师在黄河北岸截击日军的增援，切断其补给线；俞济时的第七十四军、孙桐萱的第三集团军第二十师，以及新编第三十五师、第一o六师等部，攻击兰封北面的三义寨；第七十一军攻击兰封；第六十四军攻击兰封西面的罗王车站；商震部守备开封至郑州之间的阵地。二十五日凌晨，中国军队各部队进入了攻击位置。
中国陆军第六十四军，军长李汉魂，粤军余汉谋集团的主力，其任务是攻击罗王寨以夺取西侧的罗王车站。，二十五日午后，攻击准时开始，中国军队的炮火至少在这个方向上压制了日军，日军的阵地被轰击成一片火海，中国官兵随即发起了不顾一切的冲锋，终把罗王寨内的日军压到了寨外。日军拼死反击，罗王寨阵地失而复得，得而复失，拉锯战进行得十分惨烈。第六十四军再次向罗王寨攻击时，胡宗南派来了重炮助战，中国军队终于夺回了罗王寨和罗王车站。进入罗王寨的记者们开了眼：中国士兵缴获了一把日军战刀，经过考证，竟然是土肥原贤二的佩刀，可见土肥原贤二本人曾在寨内。土肥原贤二的这把佩刀，当场就把一叠二十枚的铜元一斩两半，可见其钢质精纯，锋利无比。