1937年，日本发动全面侵华战争，之后上海、南京先后沦陷。日本还不满足，继续向徐州进军，企图攻陷中国中部重要城市武汉。当时的徐州的防御能力明显势单力薄，怎能抵挡日寇疯狂进攻？于是，王铭章亲率川军进入滕县，阻击日军以达到解徐州之围。一场惨烈的滕县保卫战由此拉开。

3月16日，日本对滕县发起猛烈进攻，派了12架飞机对滕县进行狂轰滥炸，炸弹如暴雨般撒向了滕县各处，所到之处狼烟四起，屋倒地烂，晚上，日本又派了3万部队，70门大炮进攻滕县。王铭章率领的川军异常英勇，誓死保卫滕县，陆地既要与日军交火，还要防范敌人的空中轰炸，以非凡的战斗力一次又一次打退日军的进攻，让日军始终没有丝毫的进展。

恼羞成怒的日军加大了进攻的力度，派飞机不断在空中盘旋放弹，支持其地面部队进攻。滕县顿时一片火海，没有一处地方是完好的。王铭章所率的川军却不断消耗战斗力，战士死伤惨重，弹药严重不足，但日军的进攻并没有停止，反而不断增加。

在这千钓一发时刻，该怎么办？面对生死存亡，王铭章率领的川军没有投降，也没有丧失战斗力，而是就与敌人打巷战、白刃战，就算打剩最后一颗子弹，最后一名士兵，都要与滕县共存亡，决不后退半步。王铭章向外发了最后一份电报，表示川军要为国尽忠的决心，人在即城亡，城亡即人亡！

不幸的是，在日军猛烈的火力的掩护下，日军最终攻占了滕县，而川军也遵循不成功便成仁的承诺，川军共阵亡5000多人，几乎全军覆没，而王铭章不幸受伤，他不愿成为俘虏，就拔枪自尽。最难能可贵是，川军在滕县成功把日军拖住了四天之久，为台儿庄战役的胜利作出不可磨灭的贡献。

李宗仁评价滕县保卫战时说：滕县之战，打出川军的英勇刚烈，视死如归，是川军史上最光荣一页。如果没有滕县之战，就没有台儿庄大捷。台儿庄之战的胜利有川军的功劳，川军虽败犹荣。