据当时担任副机枪手的阮明刚回忆到：死人像田野里割倒的麦捆子一样，一堆一堆，地面都被血染红了，双脚踩上去黏黏的。
图：前三天作战经过
此时临沂城内的庞炳勋见正面兵力减少，也主动出城向日军卷击，与张自忠形成夹击。经过三天血战，59军以3000伤亡解了临沂之围。眼见临沂局势得到缓解，徐祖贻建议张自忠撤出战斗修整，张自忠却想的是“伤其十指不如断其一指”，他要利用坂本后撤立足不稳断其一指。
16日晚，他要求部队“在坚持5分钟”，全线发动夜袭，这一招击中了坂本软肋，打得敌人节节后退，但是到了天明日军飞机快速支援后，没有空中掩护的59军同样损失惨重，没有发动后续攻击的能力。
图：临沂战报
就此，临沂战斗拉下帷幕，张自忠携59军，与庞炳勋的第三军团（事实上的一个师）与日军在临沂城下血战五天，用战绩洗刷了自己“卖国贼”的诬名。在后续武汉会战、随枣会战中，每战倾尽全力，为抗击日寇做出了卓越贡献。1940年枣宜会战中，遭日军重兵合围，壮烈殉国，成为首位也是唯一一位抗日战场上牺牲的集团军司令。张自忠将军牺牲后，其夫人李敏慧在悲痛绝食七天而死，夫妻二人合葬重庆梅花山麓。
