1938年2月，据守淮南各据点的51军于学忠部受优势日军的攻击渐感不支，节节败退，以致淮河不守。当时以张自忠为军长、张克侠为参谋长的59军奉第五战区司令长官李宗仁之令，驰援蚌埠于学忠部，张克侠襄赞张自忠军长与敌激战于淝水之野，披坚击锐，一举攻克淮北的曹老集、小蚌埠，使北犯之敌闻风丧胆，狼狈逃窜，完全恢复了淮河北岸阵地，粉碎了日军南北夹击、打通津浦、会攻徐州的图谋。
淮河阻击战后，59军奉调至徐州以北的滕县附近布防，准备对兖州、济宁之敌进行攻击。正部署间，李宗仁令其改变计划，暂停北进，立即驰援受困于山东临沂的第40军庞炳勋部。军令如山，即刻行动。59军在张自忠、张克侠的率领下，从滕县乘火车赶到了峄县，又于3月12日以一昼夜180里之急行军挺进至临沂城外。据国民党原投诚将领刘景岳的回忆文章说：59军到了临沂城下，立足未稳，参谋长张克侠即陪同军长张自忠前往庞炳勋指挥部研究作战方案。庞炳勋建议固守城防。张自忠征求张克侠的意见，因为张克侠在保定、黄埔和莫斯科中山大学学习过军事，具有“运筹帷幄”的才能。
张克侠斩钉截铁地说：“我不同意这个办法。我认为论兵力我们比敌人多，这是我们唯一的有利条件，但就战斗力及武器装备而言，我们远不如敌人。况且临沂城小不过弹丸之地，若以大部队猬集其中，以图固守，等于自缚手脚，等待挨打。现在敌人有炽盛的火炮和强大的空军，还具备现代化坦克和装甲部队，摧毁城池，易如反掌。如此不但固守不可能，反而要拿很多官兵送命。因此我建议不如发动攻势，以59军在城外野战，向攻城之敌侧背猛烈攻击，利用近战夜战手段，争取出奇制胜，以减轻守城部队之压力，且可断其归路，阻其援军。在野战部队开始攻击后，守城部队应派出有力部队，实行强袭，以为协同。这样不但可以扬我之长，而且可以攻敌之短。不知庞将军以为可否？”当时庞炳勋连称高论，并表示完全同意。张自忠军长也表示赞成。随后他们又一起研究攻击的时间及细节，张克侠都提出了很好的建议。
