当两军形成对峙之后，军委会判断日军必定会投入增援，再发动反击。军令部作战厅厅长刘斐根据当时部队的实际战斗力，认为在鲁南的作战应从目前的追击态势改为机动防御，除以少数部队和日军保持接触外，主力应集结在有利于机动的地区，再相机出击。同时应缩小战场正面，主动撤至运河沿线布防，控制强大的预备队于徐州以西，以便可以灵活地应付各种情况。
后面内容更精彩 点击图片进入下一页
蒋介石虽然同意刘斐机动防御及运动战制敌的方针，但在具体的兵力部署上却又不愿意放弃现有要点，甚至要求一线部队进行持久防御的部署--这显然是受了台儿庄大捷的鼓舞，与持久消耗以空间换时间的总战略是背离的。
而第五战区又与军委会收缩防线，控制强大机动兵力，实施机动防御的思想不同，还想仿效台儿庄的成功经验，主张将主力投入一线，正面吸引牵制，侧翼进行主要攻击，力求以攻势作战歼敌，从而达到防御的目的。
平心而论，刘斐的方案最符合当时中国军队的实际情况，但无论是军委会还是第五战区，都受到了台儿庄大捷的影响，高估了自身力量。4月23日，军委会将与第五战区的想法结合折中，出台了《徐州会战作战指导方案》，首先是攻势歼敌(这是第五战区的想法)，但增加了在不得已时进行机动防御(这则是军委会的意见)，而主要作战方向还是在鲁南。而受到台儿庄大捷的鼓舞，军委会又向第五战区增派了46军、60军、69军、22军的50师、骑兵第9师、骑兵第13旅等部队，希望再来一场辉煌胜利。这样一来，第五战区的总兵力由战役初期的29个师猛增到64个师又3个旅，约45万人。第五战区根据作战指导方案，将所辖部队按照作战地区分为鲁南兵团、鲁西兵团、淮南兵团、淮北兵团和战区总预备队。鲁南兵团是绝对主力，包括第20军团、27军团、第2集团军、第22集团军、第46军、第51军、第60军、第69军、第75军、第50师、第93师、第110师、第139师、骑兵第9师、骑兵第13旅等部队。
