4月6日，李宗仁赶赴台儿庄附近，亲自指挥全线总攻。中国军队全线出击，杀声震天。敌军已成强弩之末，弹药汽油用完，机动车辆多数被击毁，其余也因缺乏汽油陷于瘫痪，日军狼狈逃窜。日军濑谷支队力战不支，炸掉不易搬动的物资，向峄县溃逃。中国军队乘胜追击，敌除濑谷支队残部数千人逃掉外，其余全部被歼。一直防守的孙连仲部，听说反击，神情振发，命令一下，杀声震天。李宗仁命令部队猛追，敌兵遗尸遍野，各种辎重到处皆是，矶谷本人率残部拼命突围。中国守军开始在台儿庄内肃清残敌。