见各路大军撤尽，便弃城撤退，于19日离开徐州。敌军不但没有击溃刘汝明部，甚至连一个上尉也没有捉到。
5月下旬，各路大军按命令的路线，全部安全撤抵皖西、豫南地区。
日军的华中派遣军的13师团一路杀来，于5月底扑到徐州城下，发现李宗仁唱了一出空城计，又令一心想争功的华北方面军大感挫折，日军伤亡了万余人的代价，得到了一座空城。
会战结束后，桥本群少将带着大本营派遣班的高参们，垂头丧气地回到东京，向天皇和杉山元陆相报告：
“我军虽以主力自徐州以西切断了中国军队的退路，将徐州地区铁桶般地包围起来。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！”
由于张自忠的59军和刘建业的新编十四师，是奉命为全军部队殿后掩护的，所以，在17日晚，他们一起送别了和自己坚守运河防线的孙连仲和庞炳勋的部队。第二天，两人才命令各自的部队放弃掩护阵地，开始撤退。这个时候，张自忠和刘建业又发生了争执，原因是在分配任务的时候，两人都争着要自己的部队做殿后的部队，掩护对方撤退。
“张军长，你们59军连续作战，现在的情况很不好，人员不齐整，武器装备也不好。如果路上遇到了鬼子，你们会吃亏的。所以，殿后掩护的任务，还是交给我们新编十四师来做吧。我们人员要充足一些，也休整的比较好，装备也比你们好，即使遇到鬼子，也不会吃多大的亏。”刘建业在向张自忠说着。
“刘师长，你这么说话就不对了。当年在喜峰口，我们的部队装备也很差，就是靠和鬼子拼大刀，打败了他们。前面在临沂，我们不也是打败了第五师团？我们的武器是差了一些，可是我们的部队，没有一个是怕死的。再说了，我们部队和鬼子的作战经验多，知道怎么打鬼子有效，所以，还是我们来殿后掩护，比较合适。”张自忠相反在试图说服刘建业部要和自己抢殿后任务。
“张军长，张大哥，部队不打仗，尤其是不打硬仗，怎么能积累经验？再讲了，我的部队里面，中下级军官不少都是参加过罗店争夺战的，和鬼子的作战经验，也不比贵部少。所以，还是交给我们来殿后，你们就放心的走在前面就行了。”刘建业可不想放弃。
“刘师长，刘老弟，李长官交待过，你是辅助我，所以，你应该听我的。你们走前面，我们来殿后。”看到软得不行，张自忠又换了一种语气。
“正是因为我是辅助你，所以，我们部队才要殿后，这样才能保证后卫部队的主官的安全，确保部队的指挥。”刘建业对命令自然有和张自忠不同的理解。
两人身旁
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