《血战台儿庄》以1938年的抗日战争为背景。日军占领国民政府首府南京后，企图从南北两面夹击津浦铁路与陇海铁路交汇处的华东重镇徐州，以实现对华东地区的全面占领。国民党第五战区司令长官李宗仁（邰宏来 饰）临危受命，负责指挥徐州保卫战，率部抵抗日军进犯。
日军侵入山东后，陆军上将韩复榘因畏战逃跑，将济南拱手让给日军，蒋介石（赵恒多 饰）为整饬军纪，最终将韩复榘枪决。为壮大抗战力量，李宗仁将备受排挤的川军将士收归麾下，并极力劝说蒋介石恢复张自忠的指挥权，由此逐步建立起坚强的抗日统一战线。与此同时，日军矶谷师团南下进攻临沂并屠杀当地百姓，张自忠为雪前耻，率部驰援临沂，与庞炳勋部并肩血战日军，台儿庄大捷的序幕就此拉开。
