1938年3月中旬，台儿庄战役序幕战——滕县保卫战爆发，时任四十一军一二二师师长的王铭章率部据城固守，和日军浴血奋战，王铭章最终壮烈殉国。

1938年3月徐州会战爆发，滕县以北的邹县，已被日军占领。敌我双方相峙于邹县、滕县之间。

3月上旬，日华北方面军第二军西尾寿造获谍报称：“原住滕县的国军野战军部队奉调前方，滕县已是空城一座无战斗实力”日军派濑谷独立混成旅团四个联队，加上106师团3600人,共计15000余名以飞机和战车作掩护，连夜进攻滕县，又令板垣征四郎之第五师团一部配合夹攻，分进合击。由于国军各部因两侧和后方被日军截断而失去联系各自为战，滕县就完全暴露在日军进攻的正面。3月13日五战区司令长官李宗仁令孙震所部全力防守滕县，孙震任命王铭章为前敌总指挥。

王铭章断定日军必夺滕县，相继调兵把守滕县东西南北四关。当时固守滕县的部队，仅有8个步兵连、1个卫生队，加上县警察与保安队，总兵力不到3000人，真正能投入战斗的只有近2000人。却要抵御装备远胜于己的数万敌军，而且又是日军的王牌师团，所以滕县保卫战一开始就抱抱着与敌血战死拼到底的决心。

王铭章临危受命死守滕城，刚开始他就抱着与敌人拼搏到底的决心！他首先组织防御部署，将师部迁驻滕县西关的电灯厂内，重点加强了县城东关方向的防御工事，并亲自视察各级指挥部和前线阵地。

临战前他向全体官兵表示了与城池共存亡的决心，他说：“以川军薄弱之兵力，和窳败之武器，担当保卫徐州第一线之重任，力量之不足，是不言而喻的。但是我们身为军人，卫国保民而牺牲，原为天职，只有决心牺牲一切，才能完成任务，虽不剩一兵一卒，亦无怨尤，不如此无以对国家，更不足以赎川军二十年内战之罪恶”。

远在四川的乡亲也组成了一个慰问团不远千里送来了一面旗，写着：天府子弟，抗日报国八个大字。

1938年3月14日拂晓，滕县外围的战斗打响了，日军1万多人，大炮几十门，坦克20多辆，飞机二十多架，向滕县第一线阵地展开全线攻击，并在县东关土寨的东南角轰开一个12米宽的缺口并在其飞机、大炮支持下发起五次进攻，每次均被王铭章率领下的军队用数百枚土制手榴弹击退、遗尸遍地，而冲过缺口的少数日军也被我部的大刀队消灭，日军始终没能越雷池一步。

3月15日上午，日军先头部队到达距滕县15里的龙阳店。此时，防守东关郊外的川军，待敌人进入射程，便一起猛烈开火将其全部歼灭。下午2时许，日军山崎步兵联队和旅团炮兵联队及骑兵联队千余人配备重炮8门战车6辆，气势汹汹逼近滕县东关。

在城外约2公里处先后遭我军埋设的地雷爆炸伤亡近百人，两门山炮和迫击炮猛烈轰击滕县城。一时间炮声轰轰，县城内外硝烟弥漫，待敌进入火力圈川军一起开火，手榴弹不断投向日军，又毙敌100余名，山崎联队长亲自督战向前猛攻。滕县东关守军顽强抵抗，士兵伤亡不对增加，日军在滕城东关、南关再次发起猛烈进攻，滕城守军苦战多时，工事多被摧毁，士兵伤亡殆尽，手榴弹所剩无几，最后阵地终被日军突破。

14日，王铭章前敌总指挥请求孙震增兵，集团军各下属旅团正同日军拼命厮杀无兵可调，孙震只好将集团军司令部的特务营派来。王铭章命令特务营防守滕县北关和南关。上午9时许,令城外运送弹药来的743团第11步兵连留下，配合特务营共同防守滕县北关南关。

中午时分孙震向王铭章发来蒋介石命令：“确保滕县要坚守三日”。王铭章复电说明兵力不足，孙震下令急调372旅的两个连急赴东关增援。在日寇进攻时，虽暂时打退了日军进攻，但自身也伤亡了三分之一。此时日军濑谷旅团主力还正向滕县东关和北关开来。

形势相当严峻，王铭章当即宣布死守滕县誓与全体守城官兵与城共存亡。关闭城门，加固所有城内防御工事，全体官兵恪尽职守，没有总指挥手令不准出城，违者就地正法。

十六日拂晓，日军飞机向守城驻军轮番轰炸，敌机将城郊工事悉数炸毁，日军炮兵集中火力向东关寨墙猛烈开炮，城墙被炸开10米多宽的缺口。硝烟还未散尽，百余名日军就逼近阵地，企图从缺口处冲入城内，当日军跳进缺口外的壕沟时，士兵们猛烈开火缺口两侧士兵用手榴弹投入壕沟敌群中，敌遗尸90来具，剩余日军狼狈逃回，守城川军伤亡80余人。

日军进攻失败，便用更加猛烈的火炮向东关城墙轰击。日军端着刺刀扑向缺口，守城士兵待敌将要爬上缺口时，步枪和机枪同时开火，手榴弹如雨点般投向敌人。连续打败日军三次进攻。

日军发动第四次进攻，进攻点转向滕县东关的东北角，天上飞机轰炸，地面炮火猛轰。一段城墙被炸塌，日军步兵在机枪掩护下向城墙豁口冲锋。守城官兵冒着炮火用沙袋堵住缺口，向攻城之敌猛烈回击，先后竟投下300多枚手榴弹，打退了日军第四次和第五次进攻，60多名士兵为国捐躯。

下午四时许，日军旅团长濑谷亲自指挥发动第六次进攻，集中了几十门大炮和多辆坦克，用飞机分批次轮番轰炸扫射，目标直指东关城门，西关和火车站以及城内居民区。日军凭着炮火优势，不断向纵深射击，守军营区多处受到炮击，东关城楼及两侧的守军被杀伤大半。

至此危机时刻，王铭章令前来增援的部队死守东关。又令守东关南头的第三连增援东关。东关守军虽已毙伤日军数十名，然而日军仍有几十余名突入城内，增援东关的连队赶到后。用手榴弹一阵狂炸，并挥舞大刀冲入敌群奋勇砍杀。士兵杀声震天锐不可当，终于把登城日军全部消灭。东关城门又落入我军手中,这战阵亡了两名排长,死伤230多名士兵。

十六日全天，滕县外围战也打得十分惨烈，但终将各路日军击退，由于日军不断攻击，日军于17日拂晓前将滕县城的东南北三面包围。

17日上午7时许，日军精锐出动飞机，分3批对滕县城内狂轰滥炸，大炮齐发，一时间炮弹密如急雨，滕县城内大部分房屋被炸成断壁残垣。

八时许，日军大炮轰开了东关两处缺口，敌向缺口处冲锋，敌军在坦克掩护下，百余名日军向城内猛扑，我守城官兵用集束手榴弹炸毁敌人两辆坦克。但该连也在日军密集炮火下伤亡殆尽，几十个日军冲上了城墙，守城预备队拼死反攻。抡起大刀横劈竖砍，将突入之敌全部歼灭，守军150人只剩下14名。

下午三时许，近千名敌人突入城内，虽守军各部英勇奋战，但伤亡也越来越多，我守军各部与敌开始巷战，个个奋勇拼死杀敌，日空军又以烧夷弹不断向城内猛泄，南城一带成了一片火海，守城受伤士兵及阵亡官兵，复遭烈火延及，尽成灰烬，情状极其惨烈，南城墙在敌众我寡的情况下失守陷落，王铭章三次向孙震告急求援，称滕县南关失陷，急盼援军早至，然而滕县周边部队也遭敌牵制，无法接近滕县，孙震也调不出兵，只好命令王铭章视情况分批突围出城。

王铭章接电后，亲临十字街口指挥所部与突入城内的千余名日军展开巷战，此时，日军已经登上南城墙，西面和西面以南的城墙下午五时也落入敌手。

黄昏时分，敌军从东南西三面突入滕县城关,王铭章命令城内守军分头突围，王铭章发出最后一封电报给孙震：“目前敌用野炮、飞机，从晨至午不断猛轰，城墙缺口数处，敌步兵屡登城垣，屡被击退。忆委座成仁之训，开封面谕嘉奖之词，决心死力扼守，以报国家，以报知遇。”

表示决心死拼，以报国家。然后下令砸毁师部电台销毁文件,指挥守城的余部约200人,自己提上冲锋枪加入士兵行列,一边战斗一边向西关移动,警卫连一个排意欲攻上被敌人占领的西门城楼,以城墙掩护大军突围,但冲锋的士兵刚到城边就伤亡大半,王铭章只好下令转向西关火车站会合。

此时我部队已大部伤亡，已无完整部队，王铭章率残余部队与日军展开激烈的巷战。行至电灯公司附近时，被西城门楼之敌发现，一阵密集的机枪扫射，共20余人都当场阵亡为国牺牲。

王铭章身中数弹，血流如注。王铭章将军牺牲后，滕县城中守军继续与敌人拼搏，仍与日军激战，最后守军仅剩300余人。

当初誓师出川抗日，今日可谓死得其所。最后身绑炸药与来犯的日军同归于尽，2000余四川子弟兵全数殉国，直到19日上午，日军才占领滕县。

第五战区李宗仁评价：“若无滕县之苦守，焉有台儿庄大捷？台儿庄之战果，实滕县先烈所造成也！”

1984年，四川省人民政府追认王铭章为革命烈士，中华人民共和国民政部颁发《革命烈士证书》；2014年9月，王铭章名列第一批300名著名抗日英烈和英雄群体名录。