对于参谋本部拿出的撤离方案，第五战区副司令长官白崇禧也极力赞同，但司令长官李宗仁却迟迟下不了最后决心。
李宗仁考虑的原因主要有两点：
一是如果分散转移，好不容易聚拢在摩下的众多老西北军、东北军、川军等旁系部队，将有为数不少脱离第五战区而进入第一战区的辖区，以后很可能就再难于归回。
二是派哪些部队担任掩护任务？如果是派其他的部队，战斗力不强、难以达到有效迟滞日军的目的，而且自己是五战区主帅，让别人来掩护自己的桂系两个集团军撤退，以后就再难以服众了！
可要是留下自己的起家部队？这结果只用将冯焕章和阎百川两个人中原大战之后的结局做个对比，就十分清楚了！
冯玉祥的部队完蛋的完蛋、投降的投降，最后善后的时候，连老窝都没能保住，现在只能充当一个混饭吃的二流角色。
而阎锡山虽然同样战败退回了山西，但部队却大部保存了下来，还是照样当他的土皇帝。
自己怎么能自毁根基，重蹈冯玉祥的覆辙呢？
但在李宗仁的犹豫之中，前线却首先自乱了起来。
大部分前线将领们并不惧打仗，也不乏勇敢牺牲精神，如果是按既定战役目标步步实施，哪怕是付出沉重代价、最后至少可以获得留下一个能战的名声和分的一份功劳。
可是像现在这样，增援等不到、补充跟不上，天上日军飞机撒下的传单声称徐州即将被其攻克，而长官部和上司又没有或进或退的明确指令，再等下去岂不什么都没了？
于是，一些军长师长就私下对部署进行了调整，并派出人员探查路线和就地征集民夫大车，以备在万不得已时脱离战场之用。
有人这么一动，前线立刻军心浮动，各种不利的谣传很快就在各路部队中蔓延开来。
恰在这时，在日军在飞机配合下对临沂外围一个制高点所进行的局部攻击中，一颗炸弹不偏不歪的正好落在了阵地的掩蔽部顶端，造成了视察阵地的守军师长和参谋长，一个旅长、一个团长、一个营长全部阵亡，至使失去了指挥的一个团的守军全部弃阵而逃，并冲乱了后面的防御线，使得后面紧追不舍的两个日军大队于半天之内竟连过三道防线，一气突到了临沂城边。
防守临沂的四万多川军和东北军不明实情，只当是日军的重兵突破了防线，加上本来就担心自己孤悬右侧，随时有被日军切断后路的可能，于是一方面匆匆向长官部报告，一方面则弃城向苍山方向溃退。
等李宗仁用了近六个小时后才联系上逃离临沂的部队、下令其就地组织防御时，三个师的川军和东北军短期内已经收拢不起来了。
而临沂失陷的消息一传出，首先造成了津浦北线的溃退，接着就是徐州以东的邳县运河防线，最后蔓延到了津浦南线，至使日军在三个方向以每天二十到三十公里的速度长驱直入，迅速占领了邳县、枣庄、并逼近宿县，对徐州形成了合围之势。
这时候，第五战区所能调动的只有桂系第十一、第二十一集团军，和张自忠的第五十九军等不足十五万的兵力了。
如果再迟疑不动，一旦日军占领宿县后分兵进行包抄，这十几万部队肯定就难以脱身。
于是，李宗仁在大部军队已溃散的情况下，终于下达了放弃徐州、主力分两路向淮北转移的这道迟来的命令。
七月十九日上午，东路日军首先占领徐州，并在下午和南北两路日军实现会合。
同时，日军还对溃退中的中国军队展开了多路追击。
日军虽然在徐州及附近俘虏了两万多散落的中国士兵、并在追击中由消灭俘虏了六万余中国士兵，还缴获了大量中国军队撤退时来不及带走和销毁的军需物资，而且实现了打通津浦线、连接中国战场的战略目的，但却没能够实现彻底消灭几十万中国军队主力的战役目的，反而因抽调兵力而造成了在其他方向上的战略被动。由此不但失去了抢夺征收华北地区夏粮的机会，并且耗费了巨大的战争资源。
所以，在占领了徐州、但追击中国军队未获决定性战果的情况下，日军华北方面军只得将徐州移交华中派遣军，以一部沿陇海线徐徐推进压迫中国第一战区的侧翼，而将大部兵力迅速调回，以重整对华北以及山东的有效控制。
不过从短期效果上来看，中国方面也是失大于得。
虽然徐州地区的大部军队得以保全，但前后还是白白损失了十二万人，并使本可以因有计划的放弃徐州和津浦线而得到加强的皖西、豫东防线，因兵力短期难于集中而受到了削弱。
更重要的是，自抗战以来各主要战场的撤退一直都是有计划实行的，但这次津浦会战却是不战自乱、无序崩溃，这对于抗战的士气将是一个沉重打击，从而也使得上层中本已偃旗息鼓的对日主和势力又开始了鼓噪。
而华北地区那些重新夺回来的城镇，随着华北日军的回撤，实际也巩固不了多久。
谢昌云虽然这段时间都躲在四战区看似悠游自在、但实际上仍密切关注着津浦线战况，并组织将领与参谋人员根据战事发展进行了多次推演。
从中谢昌云领悟到了虽然抗战最终必会胜利，但也决不可低估日军在战术的运用上的高明、以及其为达到重要目的而不惜巨大投入的决心。
日军打通了津浦线之后，下一个目标必定是华中重镇及抗战的临时中枢武汉。而且其华中派遣军此次津浦线作战并未动伤元气，日军大本营又将原增援到山东的半数兵力补充给了华中派遣军，使其总兵力再度达到了三十余万。
因此，军事委员会和参谋本部判定，日本华中派遣军经过部署调整之后，便会很快发动对华中腹地的进攻。