4月3日，国民党军队第5战区指挥汤恩伯的第20集团军由东向西、第2集团军、孙桐萱第3集团军由北向南，大举反攻。至6日，汤军与孙集团军会师，形成对台儿庄内外夹攻之势，并发起全线进攻。1938年4月7日，台儿庄守军从庄内杀出，与外围部队齐头并进，向北追击，一路打得敌人抱头鼠窜。这样，中国军队经过20余天血战，终于取得了震惊中外的“台儿庄大捷”!
台儿庄的胜利不是偶然的，“七·七”事变后，全国人心激愤，加之日本进攻上海危及了英美在华的利益，蒋介石被迫实行抗战。在这种政治局面下，全国军民同仇敌忾，誓死抗击日本侵略军，这是取得台儿庄战役胜利的根本保证。同时，第5战区司令长官李宗仁的指挥果断和全体将士的英勇作战，华北敌后游击战争和鲁南人民的抗日斗争对台儿庄战场的有力配合，都是取得这次胜利的重要因素。