梅悅海走後，白飛便一心撲在部隊的訓練培訓之上。
時至2月下旬，山東戰場日軍第2軍開始分路南犯。東路第5師從山東濰縣南下，連陷沂水、莒縣、日照，直撲臨沂。第3軍團第40軍等部節節抵抗。第59軍奉命馳援，3月12日到達臨沂北郊的沂河西岸，協同第40軍實施反擊，激戰5晝夜，重創日軍，迫其向莒縣撤退。西路日軍第10師長濑支隊從濟甯地區西渡運河，向嘉祥進攻，遭第3集團軍頑強抵抗，進攻受挫濑谷支隊沿津浦鐵路南進，3月14日由鄒縣以南的兩下店進攻滕縣。守軍第22集團軍第41軍英勇抗擊，傷亡甚重，苦戰至17日，該軍守城的第122師師長王銘章殉國，滕縣失守。
日軍占領滕縣後，驕狂之極，直撲台兒莊。日軍兵力4萬餘，坦克車七八十輛，山野炮和重炮百餘門，并以大批飛機助戰，3月23日，沖到台兒莊北泥溝車站。24日淩晨，日軍以猛烈的炮火轟擊台兒莊防禦工事，随後以坦克爲前導，沖進城内。台兒莊一帶宅室多爲石頭建築，故每一房屋皆爲一堡壘。守軍據房爲壘，至死不退。日軍猛攻三晝夜。與守城将士發生激烈巷戰。
同日，蔣介石即赴徐州視察督導，3月27日，當日軍增兵魯南，戰事趨向激烈的時刻，蔣介石親赴前線車輻山車站，并去台兒莊南站觀戰。
李宗仁勸阻說，委員長之安全系全國長期抗戰之成敗，萬萬不可在此久留。
蔣介石說，王銘章師長與全師在滕縣壯烈殉城前，我痛惜未曾與之謀面，今池師長又将及生死關頭，我既來此，不可卻步。
蔣介石在李宗仁、白崇禧等人的陪同下去台兒莊南車站會見了池峰城，蔣拉着池的手說，你的長官說你是忠勇、精幹兼備之人，今天看來此言不虛。
池峰城激動的不行，說道：我師絕對戰鬥到底，與陣地共存亡，以報國家，以報委座知遇之恩。蔣對池嘉許、勉勵一番，揮手告别。
蔣介石返回時留下副參謀總長白崇禧、軍政部次長林蔚，軍令部第一廳廳長劉斐、高級參謀王鴻诏組成參謀團，在徐州協助李宗仁指揮作戰。
戰鬥持續到4月3日，台兒莊守城将士傷亡已逾十分之七，三分之二的陣地己爲日軍占領，守軍将士仍據守南關一隅，拼死不退。日軍再次調集重炮、坦克猛轟、猛沖。李宗仁一面下令堅守，一面急令湯恩伯軍團火速南下增援。次日黎明時分，台兒莊北面炮聲隆隆，湯恩伯軍于日軍背後出現，日軍撤退不及，陷入重圍。
李宗仁即令守軍全線出擊，一時間殺聲震天，血戰旬日，敵軍己成強弩之末，狼狽突圍逃竄。除一部分突圍至峄縣城固守待援外，日軍遺屍遍野，坦克車被毀30多輛，遺棄的各種車輛、彈藥、馬匹遍地皆是。台兒莊一役連同徐州南北各戰場共殲滅日軍16000餘人，各種物資彈藥繳獲無算。
台兒莊大捷的消息傳回之後，蔣介石立刻發布号外，同日，武漢舉行了熱烈的抗日勝利大遊行活動，數萬人走上街頭高呼抗日口号，場面非常宏大。“”白飛等身爲憲兵，也被派出去維持秩序。
這時，蔣介石卻做了一件蠢事，他再一次被勝利沖昏了頭腦，打算速戰速決，又增兵20餘萬集結于徐州附近，準備再次聚殲日軍。然而日軍卻改以部分兵力在正面牽制，主力迂回西進，打算從側後方包抄徐州，殲滅**主力。
日軍第10、第5師團分别從棗莊和臨沂西北南進，對守軍第2集團軍和第20、第3軍團及第27軍團第59軍實施牽制性進攻。守軍頑強抗擊，将日軍阻止在韓莊、邳縣和郯城一線。
日軍開始從南北兩個方面向徐州西側迂回包圍。在南面，第9、第13師從蚌埠地區分别沿北淝河、渦河西岸北進。至13日，蒙城、永城相繼被攻陷，日軍遂向蕭縣、砀山進攻第3師由蚌埠進入大營集地區，向宿縣進攻。在北面，第16師由山東濟甯渡運河，至14日，連陷郓城、單縣、金鄉、魚台後，向江蘇豐縣、砀山推進第14師從河南濮陽南渡黃河，陷山東菏澤、曹縣後，直插蘭封今蘭考同時，第10師将韓莊、台兒莊地區的作戰交由第114師接替後，在夏鎮附近渡過微山湖，向沛縣進攻。
5月中旬，前方越來越慘烈的戰報不斷傳到蔣介石的案前，徐州突然面臨的嚴重危機，使他那因台兒莊的勝利沖得有點暈乎乎的大腦一下冷靜下來。蔣介石突然意識到：日軍的意圖是要圍殲徐州中**隊主力。便立即叫來何應欽、白崇禧、陳誠、封裔忠等人一塊研究策劃。日軍的企圖已經暴露，再死守徐州已不現實，何應欽等人亦主張趕緊突圍。蔣介石決定放棄徐州，遂向李宗仁的口授電令令其部力避決戰，撤離徐州，火速突圍。
5月16日，第五戰區下達撤退命令，徐州數十萬大軍，便依次朝西向豫皖山區撤離。日軍阻一處，中**隊沖一處，無所不破，大軍向河南南部及湖北北部集結，各路都相繼沖出重圍。留守徐州城的劉汝明部在蕭縣一帶伏擊日軍第9師團，對日軍造成近500人傷亡。日軍見中**隊大部已走，企圖于徐州城圍殲劉汝明部。劉汝明佯作死守，及見各路大軍撤盡，根據蔣介石的命令，放棄徐州城，巧妙地跳出日軍數十萬大軍的重圍，得以安全轉移。敵軍不但沒有擊潰劉汝明部，甚至連一個上尉也沒有捉到。
日軍耗費數月，精心布局，不料死傷近兩萬餘人，卻得到了一座空城。剛剛取代華北方面軍指揮官西尾壽造的東久迩宮稔彥和華中方面軍司令官畑俊六氣的不行，嚴令部下向西追擊。
順便說一句，1938年2月，由于華中派遣軍在原司令官松井石根的率領下，在侵占南京等地後，制造了震驚世界的大屠殺，迫于國内外的輿論壓力，日軍大本營不得不撤回松井石根，由畑俊六接任華中派遣軍司令官。
當然，這都是後話。此時蔣介石正忙着調兵遣将，打算與日軍在徐州決戰呢。
白飛知道蔣介石意圖後，曾上雞公山勸說過一回，但蔣介石卻聽不進去。白飛歎口氣後，不再相勸，隻是回去之後，加緊訓練部下，他知道，估計戰事馬上就要來了。
果不其然，5月20日，白飛接到命令，與次日率軍前往開封督戰，負責掩友軍撤退，并阻敵與蘭封歸德一帶，确保商丘以西的隴海線、鄭州以南的平漢線鐵路安全。