抗战时期，第三集团军由孙桐萱任总司令，曹福林任副总司令。共辖两个军，即第12军和第55军，孙桐萱兼第12军军长，曹福林兼第55军军长。
当时，第12军担任新黄河泛滥区的河防任务，北起花园口，经中牟、尉氏、鄢陵、扶沟，南至周家口，沿河弯曲约有三百公里的正面防务，与日军隔河对峙，拒敌于黄泛以东地区。
1941年10月3日，日军以步兵一个混成旅团，内附有骑兵部队和机械化联队约万余人，并配属空军部队，由开封方面突然进犯郑州河防。其主力由中牟，一部自花园门，在炮火掩护下，强渡黄泛区进犯。
时近午夜，敌军登陆已多，驻防部队以枪炮猛烈轰击。此时营、团、师部均已闻枪炮声，知道日军已过河，开始向枪声紧密处调集队伍阻击。
当时，日军以主力来犯，而我军以薄弱之步兵在正面防守，敌犹如以尖刀突薄纸，当然一突即破。我军第一线在拂晓时已被突破，第二线部队即沿第二线阵地阻止敌人西进。而日军后续部队则在炮火掩护下向我军阵地左右扩张。
孙桐萱当即命第20师与第22师应竭尽全力阻止敌人扩张前进，又命令第81师师长贺粹之迅速由新郑急来郑州以东地区增援第22师和第20师。又令重迫击炮团迅速就郑州以东预定阵地向中牟方面来窜之敌准备火力迎击，山炮营进入阵地对花园口之敌准备火力射击……
10月4日，我军第20师及第22师，一面沿黄泛区集结兵力，一面竭力阻止敌人西犯。在敌人步、炮兵猛烈的火力下，我守军在每个据点的争夺中都能不顾在敌机枪与炮火下的伤亡，以短兵相接。在肉搏时，一些未撤走的村民也持劈刀、斧头参加对敌搏斗，士气振奋，这样苦战了一天，使敌人无所进展。至下午6时，第81师赶到郑州附近。
晚上，总司令孙桐萱乘月夜至第81师师部，将敌我情况向贺师长讲清楚，说明对岸敌炮火甚烈，明日拂晓可能以主力向你师进攻，须严加防范，要求他们提高士气，艰苦作战，任何困难也要克服。第81师的官兵听到总司令到前线慰问，大为振奋，虽经过一日急行军仍不顾困乏，当夜奋力挖掘战壕。
10月5日拂晓，敌在其猛烈炮火与飞机的掩护下，向我军阵地发起进攻，幸我第一线部队经过调整，各师的团、营以猛烈的火力阻止敌军前进。第81师在第二线占领阵地，对前进之敌予以有力打击。
但来犯之敌在步、炮、飞机协同下向装备极其劣势的第20师和第22师不断猛烈进攻，致我军感到坚守困难，迫使第20师向京水镇方向、第22师逐次向郑庵附近转移阵地。
第81师在沿贾鲁河新堤一线，利用有利地形阻止敌主力前进，战斗极为激烈。当时，坚守大花庄桥头之吴营长指挥所部毙敌逾百人后，白刃相接，该营长负伤，腹破肠拖，仍与其连长夺回机枪一挺，毙敌二三人，最后战死于桥下！
午后，有几股敌军向桥东南五里许之小孟庄、枣园等村进攻，防守该村的第22师的两个连由于敌步、炮、飞机联合作战，不支败退。敌越过贾鲁河堤，由小孟庄、南李庄、小花庄，占据磨台岗，向北包围北李庄。
与日军激战数日，既未能阻敌于黄河以东地区，而敌军主力又渡过黄泛区迫近郑州。郑州以东地区，地形开阔平坦，不利于我军防守，反利于敌之机械化与步、炮、飞机协同作战。
我军既无飞机又无有力炮火，除仅有重迫击炮团及山炮营外，别无得力火力阻击敌人，而处于挨打的地位。五日起敌时以远射程炮火和飞机轰炸郑州城内外。
为了调整作战力量争取主动，孙桐萱主张暂时放弃郑州，撤至郑州以南、东南及西南密县之嵩山山麓，这里地形荫蔽，天然沟渠纵横，利于我之防守而不利敌之机械化的活动。重新调整部署，可与敌保持对峙的局面，以逸待劳，打击敌之有生力量后待机反攻。
孙桐萱持此理由，一再请示第一战区司令长官批准后，于五日下午通知部队撤退。命令第20师于黄昏后逐次撤至郑州迤南十八里河附近，面向郑州方向占领阵地；第22师于黄昏后逐次撤至十八里河迤南至张庄街之线占领阵地，注意掩护军之右翼；第81师于黄昏后撤至郑州西南黄岗寺附近，确保军之左翼。各师到达指定地后即行构筑工事，待机反攻。总司令部由郑州转移到密县以东曲梁镇附近。
5日夜，各师、团均按总司令的命令执行有计划地撤退，并到达指定之线占领有利地形，正在积极构筑防御工事之际，不料第十三军（汤恩伯副长官第三十一集团军的军队）忽然在登封南北之线占领阵地，扬言：“孙桐萱部队抗战不力，将郑州丢掉了。我军从洛阳以东沿登封一线布防，严防孙部的退却，如再退就要解决它！”
孙桐萱即将上述情况，由电话报告第一战区司令长官部郭寄峤参谋长，请其转告卫立煌长官。第一战区司令长官卫立煌了解以上情况后，于10月7日晚在密县召开会议。
会议上，孙桐萱总司令把敌情及战斗经过作了详细报告，并指出：“当前河防既被突破，郑州及其迤东地形均系平原，不利我守势作战，不如郑州西南嵩山麓下地形隐蔽，且有天然深沟纵横，利于我守，相反不利于机械化部队的活动。故决心主动暂时放弃郑州撤至，郑州以南、以西张庄街、十八里河、黄岗寺、须水之线，与敌保持对峙，日夜以逸待劳，坚守阵地以火力杀伤敌有生力量，夜间以敢死队游击敌之后方以断其补给。如此消耗来犯之敌，相机收复郑州。”
报告刚完，汤恩伯副长官对孙桐萱说：“有人说：你的第22师某连长出卖黄泛河口，敌人才轻而易举地渡过黄泛区的！”
当时孙桐萱也豁出去了，接着说：“副长官不能听信敌人的挑拨离间的宣传，所谓某连长，我敢说第12军中连长以上我是多数认识的，有的都能知其是某某地方的人。如果真有人出卖河防，只要说出姓名，除战死者外，我立即把他抓来，以军法从事！”
这时，卫立煌立即插言说：“今天大敌当前，应该讨论今后作战方案，不是来听谣传的。孙总司令你们今后作何打算？”
孙桐萱说：“我们初步计划是：利用有利地形构筑阵地，各师以主力坚守阵地。敌来攻时，以逸待劳，充分利用严密火力，消灭其有生力量于阵地前。敌人夜间不敢出，我利用敌人这个弱点，每师组织三个敢死队，每队约百人，以轻便武器轮流至敌后袭击，或游击敌人，使敌疲于应付，相机反攻郑州，不收复郑州决不罢休。”
密县会议后，孙桐萱即召集各师长及主要团长开会。经过动员，全军的斗志陡然提高，各师主力坚守阵地，以逸待劳，猛力打击来犯之敌。各师又组织了三个敢死队，轮流每夜袭击敌人。其余主力，坚守阵地，以逸待劳，猛力打击来犯之敌，这样二十余日来，使敌人疲于奔命，损失甚大。
10月31日上午8时，日军复纠集步、炮、机械化及骑兵部队万余，由中牟、郑州、旧荥泽县，分股向张庄街、南曹、十八里河、黄岗寺、须水镇、石佛之线猛攻。我军各师各对当面之敌，奋勇迎击，激战至当日晚10时许，进犯张庄街、南曹、十八里河、黄岗寺、须水镇、石佛各股敌人均不支后退。
郑州之敌亦被迫向郑州东北方向撤退。孙桐萱根据各方面战情判断：收复郑州的时机已到。随令各部队咬住敌人不放，向郑州大举反攻。于当夜十二时完全收复郑州。
由此可见，孙桐萱放弃郑州是出于战略目的，保存实力，以便更好地打击日军，而非出于胆怯而撤退的。
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