战到了第一线，为了尽快消灭掉矶谷师团的最后力量，第30集团军189师和187师向矶谷师团发起了集团冲锋。
99师、186师则迂回到矶谷师团的侧面，配合85军一部向矶谷师团的后背猛插。硬生生将剩下的几千日军分割成了三块，然后由几个师自由组合包打。
郭建的炮兵团也全数投入到了第一线，除了150毫米榴弹炮没有参战，75毫米山炮被炮兵团的炮兵当成了平射炮使用，几乎是抵着日军的战地前沿开炮。
在中国军队密集的炮火下，矶谷师团的残兵数量在迅速减少，第十师团师团长矶谷廉介见事已不可为，于是和步兵第8旅团旅团长濑武平少将分两路驾驶战车出逃，结果濑武平少将乘坐的战车被第30集团军的战防炮部队击中，濑武平少将从战车中逃出后脱下军装，骑上战马逃脱，第40联队联队长长野义雄大佐被当场击毙。
而矶谷廉介的战车则陷入了烂泥之中，这位第十师团的师团长也只能放弃战车，改为骑马逃走。
由于当时天已大亮，矶谷廉介和他的师团部很快就暴露在了中国军队的视线当中，第99军和100军分别派出骑兵追杀，终于在矶谷廉介逃入山区之前追上，将矶谷廉介的左臂斩断。后来矶谷廉介在第十师团参谋长堤不夹贵大佐和第10联队联队长赤柴八重藏大佐等人的护卫下逃脱。
截止4月16日下午16时，五战区中国军队在华毕成的指挥下一共歼灭日军两万五千余人。击毙步兵第33旅团旅团长濑谷启少将、步兵第40联队联队长长野义雄大佐、步兵第63联队联队长福荣真平大佐、骑兵第10联队联队长桑田贞三中佐、野炮兵第10联队联队长谷口春治中佐、工兵第10联队联队长须磨学之大佐、轻重兵第10联队联队长前野四郎大佐等十余名日军高级军官。
缴获火炮90余门、战车三十多辆、汽车两百余台、战马两千余匹、枪支弹药不计其数。
至此，矶谷师团全军覆没，台儿庄会战第二阶段结束。接下来，五战区的数十万中国军队将目光集中到了被20军团包围住的坂本支队身上。
板垣征四郎在得知矶谷师团被全歼的消息之后，立即命令第五师团的主力不惜一切代价向坂本支队靠拢，最后还对临沂城的中国守军使用了毒气弹，终于成功的突破了临沂防线。
张自忠和庞炳勋双双给华毕成发来示警，第五师团从临沂南下了。
华毕成好容易放松了一些的神经再次紧绷了起来！