徐州会战也打击了日军的战略计划，日本军队原本就兵力不充足，作战策略有待完善，在攻占了太原后便准备停止大规模的攻击，想趁这个时间来扩充兵力以及提升作战计划。
可是在徐州会战中，台儿庄战役使得日军损失十分严重。
日军不能接受这种失败的耻辱，便再一次发起了进攻，提升战略以及扩充兵力的事情都搁置一边了。
最终，日军因为兵力的不足在徐州会战中失败了。
所以说徐州会战沉重的打击了日军的战略计划。
徐州会战结束之后，平静了大概一个星期。
4月中旬，侵华日军华北方面军和华中派遣军，集结精锐部队13个师团约30万人马，配备各种重武器，辅以飞机数百架，
采用南北对进，侧翼迂回的战术，分六路向徐州实行包围进攻，企图以速战速决的手段围歼中国军队主力于徐州附近。
日军的企图既已暴露，很显然再守徐州，在大平原上与日本决战，无异于引火自焚。
第五战区司令长官凭借高超的指挥艺术，完成了这场大撤退。
5月底，各路日军冲进徐州，发现徐州空空荡荡，压根没见到中国军队的影子。
日军大本营陆军部向天皇报告说：
我军虽以主力自徐州以西切断了中国军队的退路，将徐州地区铁桶般包围起来，
但总计约50个师的中国军队，于5月中旬突然从西南方向跳出我军重围，战果之微出乎意料。
它的成功绝不亚于台儿庄大捷，它使日军战略决战的企图又一次破灭，为后来的武汉大会战保存了实力。
对以后的抗日持久战和夺取最后胜利，具有无法估量的重大意义。