陈诚强烈支持第三点，也就是“展开决战”，他的理由也十分充分，他认为，抗战已经一年了，事实证明，日军虽然强大，但也不是不可战胜的，南京就是最好的证明，国军不该高估日军，也不该低估自己，日军此时已是强弩之末，国军（主要指的中央军）则士气鼎盛，准备得也较为充足，所以应该大胆出击，与日军打一场轰轰烈烈的大决战，从而获得战略上、军事上、政治上的最大限度的收益。
几位巨头在蒋介石面前各执一词、针锋相对，甚至吵得不可开交（因为蒋介石在“养伤”，所以何应钦等高层开会时蒋介石不在场，但会议厅内有电台广播，把会议过程实时地转播给蒋介石听）。由于几位巨头“公说公有理，婆说婆有理”，听起来都是理直气壮的，这使得蒋介石在反复思考后，优柔寡断的老毛病再次发作。犹豫了半天后，蒋介石发电报给蒋纬国，征询蒋纬国这个“无师自通的战略天才和军事天才”的意见。
蒋纬国回道：“父亲，弃守徐州虽然最安全、最稳妥、最保险，但是，我们得到的也会最少，真的要议和的话，如果徐州会战打成这样子是平手，日本人也只归还一二个省给我们，实在是太少了，我们必须多要回来一些国土。父亲，您的国民革命军军人并不比日本军人差，日军不怕死，您的国民革命军的军人们也不怕死。请您相信他们，也相信您儿子我，您不会失望的，我们不会让您失望的。既然日本人要战，我们就奉陪到底。实际上，我们能在保留一部分实力的情况下与日军打这场会战的。父亲，请告诉我，国军精锐部队现在共有多少？”
蒋介石回复道：“约五十个师、六十万人。”
从南京之战爆发到现在已经有八个多月，负责整顿陆军的陈诚在这八个多月里继续战前没来得及完成的整军事务，并且取得了很大成果。八个多月时间，训练上百万的青壮年新兵，自然是绰绰有余的，最大的问题是武器装备，好在国军的后方兵工厂在战前被蒋纬国加强了很多，所以产量要比原先历史上大出不少。按照蒋纬国的“精兵”标准，一个步兵起码装备一支中正式步枪（或缴获的三八式步枪或外购的98k步枪）和五十发子弹，并且训练半年，这样的“精兵”，蒋介石手里约有六十万，都是他的命根子，他舍不得拿出来用，生怕赔光。
“您起码调四十个师来参战吧！”蒋纬国也不客气，“另外，这四十个师在来到徐州前都秘密地抽调出三千老兵留在武汉待命。”
蒋介石十分诧异：“为何？”
蒋纬国回复道：“日本人只会看到父亲您把四十个精锐师调来参战，看到番号密密麻麻一大堆，却不知道这些师都留了一部分实力在后方。一个师到底一万人还是七千人，日本人难道还能逐个逐个地调查？他们只看到国军有四十个精锐师来徐州参战，这就够了。”
蒋介石被蒋纬国说动了。
当日军第10师团攻占台儿庄时，国军第五战区迎来了浩浩荡荡、源源不断的大批援兵，并且清一色都是中央军嫡系部队，密密麻麻的番号让搜集情报的日本人都看得眼花缭乱了。就以集团军为单位，国军共有30个集团军，其中：第1、第3、第11、第21、第22、第23、第27集团军已经在徐州前线，第2、第4集团军在豫北，第5、第8、第24集团军在浙江，第6、第7、第13、第14集团军在晋南，第12集团军在广东，第16集团军在广西，第17集团军在青甘宁，第25集团军在福建，第26、第28、第29、第30集团军在川渝两湖江西。正在向徐州开拔的中央军共有五个集团军，分别是第9、第10、第15、第19、第20集团军，这五个集团军总计38个师、8个旅，满员总兵力超过50万。
飞马流星般的“支那军正在向徐州大规模增兵”“几乎都是蒋介石嫡系中央军”的情报让寺内大将等日军高层大喜过望。“太好了！蒋介石上当了！”“台儿庄之战，让他彻底地被麻痹了！他开始痴心妄想！”“他要跟皇军在徐州展开大决战！”“正是皇军一口气吃掉蒋介石中央军主力的大好机会！”日军高层兴奋不已地弹冠相庆。
鱼入网了，但鱼却太肥太大，不得不让寺内大将在喜悦之余又感到不安，日本人的渔网就这么大，既然钻进来一头鲸鱼，肯定就吃不下了。得知五十多万中国中央军赶到徐州参战，寺内大将又喜又忧，他急忙向东京大本营请求“起码再增调三个师团的兵力”。
寺内大将的请求让东京大本营深感为难，三个师团、七八万人，不算多，日军有的是人，但是，日本政府此时财力枯竭，完全入不敷出，已经额外养不起三个处于参战状态的师团了，有人没钱，自然没办法打仗。虽然东京大本营很想拒绝寺内大将的这个请求，但也忍不住“徐州大包围”和“徐州聚歼战”成功后的诱人前景：中国军队中央军