日军中最负盛名的板垣师团最终被一支杂牌军击败，主要原因可从板垣师团自身状态和杂牌军（庞炳勋第四十军）的作战特点两方面分析：
李宗仁选将精准：日军攻占上海、南京欲北上进攻徐州时，李宗仁急寻战将。在众多将领中，他选中老西北军的老将庞炳勋。庞炳勋虽年近六旬、一腿有伤，外号“庞瘸子”，其“庞军团”第四十军也仅是由5个步兵团拼凑而成，但李宗仁对他礼遇有加，庞炳勋也向李宗仁郑重起誓，决不再保存实力，一定同敌人拼到底。
庞炳勋战术灵活：庞炳勋率四十军在临沂安营扎寨后，面对来犯的板垣师团，他根据不同情况灵活调整战术。当得知敌军兵发莒县，他先派一个旅驰援。在汤头镇战斗中，他把守汤头镇的两个团上升到三个团与日军展开厮杀。见日军强攻不下又派小分队偷袭临沂，他消息灵通，紧跟着派出一支预备队。
据城死守：庞炳勋率领军团全体将士据城死守，日军在飞机大炮的配合下连日反复冲杀，死伤惨重，仍无法攻克。李宗仁回忆录中提到“敌军穷数日的反复冲杀，伤亡枕藉，竟不能越雷池一步”。
死缠烂打、寸土不让：“庞军团”作战风格就是死缠烂打、寸土不让，战士们成立了敢死队，白天猛攻，晚上偷袭，频频打乱敌方阵脚。最激烈的时候，伤员、伙夫都加入了战斗。
伏击日军汽车鼓舞士气：庞炳勋的预备队在执行任务时，捡到日军飞机扔下来本空投给板垣小分队的袋子，里面有一份日军将派六辆汽车来接应板垣小分队的文件。庞炳勋采取围点打援的战术，伏击日军汽车，最终击毁三辆，俘虏一辆。他让人在战利品上贴上“俘虏日军之装甲车”的字样，开到临沂司令部门口展览，大大地鼓舞了士气。
庞炳勋表态坚定：当时形势万分危急，部下劝庞炳勋撤退、保存实力以图东山再起，但他拒绝了，称“我年将六十，一腿尚瘸，毫无牵挂，今日能为国杀敌，生而有幸啊！”这种坚定的态度也激励着全体将士奋勇杀敌。
