一直居於二線的湯恩伯終於接到了蔣委員長親自發來的命令，要他的二十軍團立即對日軍磯谷師團展開反攻。
湯恩伯可以不聽李長官的，但絕不敢不聽蔣委員長的，在接到命令後，湯恩伯不敢怠慢，當即下令全軍立即向磯谷師團的側翼展開猛攻！
1938年4月3日，第五戰區司令長官李德鄰下達總攻擊令！
第20軍團湯恩伯部之第52軍、第85軍、第75軍在臺兒莊附近向敵展開猛烈攻勢！
4日，中國空軍出最後的力量，以27架轟炸機對臺兒莊東北、西北日軍陣地進行轟炸！
與此同時，中國陸軍最強大的炮兵第十團也加入到反攻之中，炮兵第十團裝備有數十門從德國進口的150毫米口徑重型榴彈炮，這些大炮，是中國的鎮國利器，輕易不會出動。
這一次，蔣委員長已經豁出去，炮兵第十團的大炮投入戰鬥，對臺兒莊的日軍磯谷師團展來猛轟！
4月6日，李宗仁趕到臺兒莊附近，親自指揮部隊進行全線反擊！4月7日凌晨1時，中國軍隊吹響了反攻的號角，以孫連仲第2集團軍爲主組成的左翼兵團和以湯恩伯第20軍團爲主組成的右翼兵團在臺兒莊及其附近地區大舉反攻。
臺兒莊內，一片屍山血海，186團團長王震終於接到了反攻的命令。
王震接到命令後不敢怠慢，立即組織起全團所有殲餘力量，準備投入到反攻中。
大院之中，約有百餘渾身是血的將士站在那裏，這是186團殘存的最後力量，這些人中有軍官，也有士兵，有伙伕、馬弁、甚至還有囚犯，幾乎每個人都受了輕重不等的傷，此時，他們匯聚于軍旗之下，等待着王震最後的命令！
“兄弟們，反攻了！”王震激動的說。
沒有人說話，仗打了這麼長時間，很個人都變得麻木起來，只是用毅力在堅持着自己不要倒下。
這些天，他們等的，就是反攻的命令，現在，當命令真的到來之時，全團兩千多人卻只剩下了百餘人。
“兄弟們，殺鬼子！”
王震拿起一柄大刀，走在最前方，沒有豪言壯語，然而這一刻，所有人都知道，勝利的曙光已經來臨，這將是最後的血戰。
“殺鬼子！”
孫連鍾所部在得到反攻命令後神情振奮，命令一下，殺聲震天。
敵我雙方立即展開了巷戰、肉搏戰，一時間，臺兒莊城內槍林彈雨，血流成河。
臺兒莊城殘破的城牆上，十幾個渾身是血的中國軍人手持着大刀衝了上來，與城牆上殘存的鬼子展開肉搏。
“撲！”
鮮血飛濺，殺聲四起。
一個鬼子兵一刺刀刺入了一名中國士兵的胸口，那中國士兵用盡最後的力氣，回手一掄就是一刀。
“撲！”鬼子的人頭落地，那中
國士兵嘴角露出一抹笑意，仰面栽倒在，再也沒有起來。
殘破的，滿是鮮血的城頭，四個渾身是血的中國士兵麻木的看着這一切，其中一個軍官看到了棋杆上那面正在迎風飄揚的膏藥旗，於是將鬼子的軍旗降了下來。
隨後，這軍官從懷裏取出了一面中國軍旗，系在繩子上，用力的向上升起。
“啪！”
一聲清脆的槍聲響起，那軍官緩緩倒在地上，一枚了彈射中了他的後背，至死，他也沒有鬆開那棋杆的繩索。
“撲！”
“撲！”
餘下的幾個軍人終於找到了那個開槍的鬼子，那是一個受了重傷的鬼子，正趴在死人堆裏，手中步槍的槍口依舊在冒着青煙。
幾個軍人衝了上去，手中的刺刀和大刀對着那個鬼子一通亂捅亂砍。
一個三十多歲的老兵回過頭來，扔下了手中的鬼頭刀，再次將那面中國軍旗升上旗杆的最頂端，那面殘破的大旗在臺兒莊的城頭上高高飄揚。
此時的磯谷師團經歷長時間血戰，已是強弩之末，自戰爭爆發以來，他們還是頭一次遭到了中國軍隊的如此頑強進攻，很快便潰不成軍。
臺兒莊北面，槍炮聲漸密，湯恩伯軍團已向敵人開火。磯谷廉介知已陷入反包圍圈，開始動搖，下令部隊全線撤退。
此時敵軍已成強弩之末，彈藥汽油也用完，機動車多被擊毀，全軍喪魂落魄，狼狽逃竄。李長官命令部隊猛追，敵兵遺屍遍野，各種輜重到處皆是，磯谷本人率殘部拼命突圍。
然而就在撤退的途中，磯谷師團又遭到曹福祥部、吳化文部與韓文正部的阻擊，磯谷師團屍橫遍野，血流成河。
日軍殘部於7日向嶧城、棗莊撤退，至此，臺兒莊大戰以中國軍隊的大勝而告終。
臺兒莊戰役，算上臨沂戰役與滕縣保衛戰，歷經一月有餘，根據中國方面測算，整個戰役中，共消滅日軍四萬餘人，繳獲坦克五十餘輛，大炮六十餘門，裝甲車百餘輛，汽車二百餘輛，機槍千餘挺，步槍兩萬餘支，日軍第五坂垣師團、第十磯谷師團、草場支隊受到毀滅性打擊、第四師團受到重創，收復泉城、濟寧等數座大中城市，開創抗戰以來未有之大捷！
然而，在這場大戰中，中國方面也損失慘重，第三軍團全軍覆沒，軍團長龐炳勳陣亡，川軍第二十二集團軍受重創，師長王銘章壯烈殉國，第三集團軍曹福祥部與吳化文部損失慘重，部隊戰鬥減員達萬餘人，第二集團軍孫連仲部只剩下了一個空殼，五十九軍張自忠部也受到很大損失，戰區主力，中央軍第二十軍團也急需修整，三萬餘將士血灑沙場。
中日雙方，就如同兩頭鬥得渾身是傷的野獸，雖然重創對方，但自己也是傷痕累累。
雖然損失巨大，但是臺兒莊戰役卻開創抗戰以來未有之大捷，這一戰，嚴重挫傷了日軍的氣焰，振奮了全民族的抗戰精神，堅定了國人抗戰勝利的信念。