第3集团军当时仍防守于鲁西南地区，代总司令孙桐萱接受的任务主要是以主力攻占济宁，以一部攻占汶上，尔后向济宁、兖州间实施侧击，策应主力作战；目的是确保陇海铁路的安全和威胁沿津浦路南下日军的右侧翼，相机切断津浦铁路之交通。

此时，济宁日军为第2军第10师团第8旅团的第39联队主力，约1500人，大部控制于南关，城中守卫部队约400余人；汶上日军为第39联队的第3大队，约500人。第8旅团主力与第10师团司令部位于兖州。孙桐萱命81军由金乡向济宁南关之敌进攻；命第12军的第22师由定陶经巨野、嘉祥迂回至济宁以北的二十里铺附近，尔后向济宁北门进攻，协同81军收复济宁城；预定2月12日拂晓前到达进攻出发地位，12日开始进攻。

南线刚刚平静下来没有多久，徐州的北面又开始战云密布......