为了牵制日军的攻击，一八一团（欠三营）和一八五团二营奉命迂回到日军侧背，向刘家湖、三里庄和墩上村发起攻击。上午十一时，一八五团二营攻占墩上村，一八一团二营逼近三里庄，一八一团一营攻占了刘家湖。但是，日军紧接着就发动了大规模反击，墩上村即刻失守，三个营的中国官兵在撤退时伤亡大半。
下午一时左右，日军的十一辆坦克直接冲到距台儿庄西北寨墙两百米处，随即停下来向台儿庄内开炮射击。日军的坦克兵尚不知台儿庄中国守军已经调来了重炮，中国军队的重炮瞄准后突然开始轰击，十一辆日军坦克中六辆中弹起火，其余五辆见状仓皇而逃。
寨墙上的中国守军不禁欢呼起来，胆大的士兵跳下寨墙，开始追击四处逃散的日军坦克兵砍杀射击，另一些士兵爬上被击毁的坦克卸掉上面的机枪。在刘家湖和园上村里的日军目睹了这一场景一“举目骇视，竟不发一弹，似为我欢声所震眩，竟达五分钟之久，实战场上绝无仅有之奇景也。从此敌战车不敢迫近台儿庄矣”。
台儿庄中国守军第三十一师几天来已伤亡了三千多人，池峰城师长把全师重新编成七个营。为加强台儿庄的兵力，第二集团军总司令孙连仲命令张金照的第三十师和吴鹏举的第四十四旅增援。
晚上，日军增援部队全部抵达刘家湖。
台儿庄的战局愈发严峻。
中国守军在兵力上占据绝对优势，打来打去却让日军占了半个庄，这让战区司令长官李宗仁“殊感诧异”，他严令第二集团军于二十九日前将冲入台儿庄内的日军消灭干净：
台儿庄为徐州前方要地，又为汤军团后方联络要道，关系重要。据报该处附近敌人约一混成联队，我军兵力数倍于敌，早当解决，乃经几日战斗，台儿庄围子反被敌冲入一部，殊感诧异。着贵总司令负责严督所部，限于二十九日前将该地肃清，勿得延缓，致误戎机为要。
不知在日军绝对优势火力下苦守台儿庄的孙连仲接到这封电报时是何心情。此时，孙连仲最关切的并不是李宗仁的“殊感诧异”，而是那个说好了由他发动回旋作战的汤恩伯究竟在哪里？
汤恩伯部仅以少部兵力在枣庄附近与日军纠缠，军团主力依旧躲在抱犊圍山区里不出来。虽然汤恩伯不断致电蒋介石和李宗仁，报告他的部队对枣庄、临城一带的日军进行了持续攻击，但至少从台儿庄方向的战场态势上并没有显出任何策应的效果。倒是二十七日这一天，由行政专员兼保安司令李明扬率领的游击队攻入了临城，不但将留守在城内的日军歼灭，还焚烧了日军储存的大量军用物资。大火烧了一天一夜，迫使日军抽调兵力从南向北增援临城，但增援日军赶到时，李司令的游击队已经跑得无影无踪了。