1938年，徐州会战之初，东北军于学忠部奉命在南线小蚌埠至淮河北岸布防，保障中国军队在北战场内线机动，伺机歼灭冒进之敌。   于学忠任军长的第五十一军辖一一三师、一一四师，共4个旅、8个团及各军师直属部队共2.5万余人。   一一四师师长牟中珩开战前向于学忠请示：“军长，这次打仗我们拼不拼？”   于学忠说：“我们打内战不是挺能拼的嘛，现在打日军不拼还行？不拼还能对得起中国人？不拼还能在中国还站得住脚吗？”   牟中珩问：“拼到什么程度为止呢？”   于学忠说：“你拼个七八成，留个根，以后好补充。”   2月2日，日军2000多人，在飞机、大炮、战车掩护下发起进攻，企图强渡淮河，当即与一一四师展开激战，这是守淮的第一仗。   2月4日一一三师赶到，立即加入战斗，敌我双方沿着淮河争夺10余天。   由于我方战线长约百余里，纵深配备不足，而且军、师预备队极少，日军采取集中兵力一点突破，使我方战线受到极大压力，五十一军遂不得不转进沫河口、四铺一带继续抵抗。   于学忠亲赴前线调整部署，鼓舞全军士气。2月13日凌晨2时，五十一军趁敌渡河立足未稳之际，发起全线反击，军、师、旅长都到前沿指挥。   到上午10时许，日军开始动摇，不得不退回淮河南岸，只有少部分仍在北岸坚守。我方遂基本恢复了原有的阵地。   这次战斗，我方毙敌2000余人，一一四师伤亡大半，终于阻止了敌军强渡淮河。   这时，牟中珩向于学忠在电话中报告说：“我师已伤亡十之七八，已经拚了！”   于学忠说：“好吧！由张自忠部队接替你的阵地。”   于学忠率五十一军在宿县以南地区休整补充，不久又在固镇地区守备，与南路入侵日军长期胶着，为第五战区赢得了机动时间。   第五战区抽调原拟增援淮河防务的第五十九军张自忠部北上临沂，支援庞炳勋军团作战。这便是徐州会战第一阶段的滕县、临沂保卫战。   日军妄图由南线渡淮河北进受阻，于是调主力由北面进攻台儿庄，以期打通津浦线。第五十一军稍事补充，即奉令开赴台儿庄参加会战。   于学忠在这次战役中，身先士卒在前线指挥，亲率敢死队百余人，夺得敌军火炮30余门。军委会颁奖给于学忠银盾两枚。   我方在台儿庄取得大捷，但日军在枣庄、峄县、税郭、临城、韩庄一带，尚有万余人。4月18日晨，于学忠率部及川军孙震部进攻韩庄。   战至最后，只剩韩庄车站仍被日军占领，于学忠指挥炮兵摧毁日军工事，一一四师派出一个团进攻车站，以手榴弹、大刀，攻破日军三道防线，这时我方伤亡甚重，战至黄昏，仍未攻下车站。   于学忠坚不撤，又派川军一二五师姚超伦团到多义沟附近破坏路轨10余里，阻止日军增援，终于全部拿下韩庄。   4月26日，郯城以西敌我展开大混战已3日之久，日军迭次向我左翼包围，企图冲破我据点，二次猛扑均被我方击退。   4月29日于学忠率部克郯城。此战各级军官均亲临前线指挥，前后激战9日，我方死伤旅长3人、团长7人、营长以下官兵数千人，给日军以重创，并阻止其主力南下，得以掩护我战区大军集结。   第五战区传谕嘉奖于学忠部，与此同时，司令长官李宗仁命令，台儿庄守军全线出击，以消灭进入台儿庄以东的我袋形阵地之敌。   以于学忠部向东，汤恩伯部向西，封锁袋口。第六十军向北，合力歼灭侵占邢家楼、五圣堂、五窑路、蒲旺、辛庄地区之敌。   台儿庄大捷后，日军调来十三个师团计30余万人包抄徐州。5月17日晚，李宗仁率第五战区部队全线撤退。   五十一军是台儿庄撤退的殿后部队。于学忠在徐州会战中，因屡立战功，多次受到军委会的嘉奖，并晋升为一级上将。