第53旅团行进到藤县，临沂战役就已经结束。日军不敢以一个旅团去触眉头，只好到枣庄驻扎，防止八路军对峄县、枣庄行动，也为将来打通陇海线作准备。
郯城的战败日军华北派遗军中引起了巨大的震动。日军怎么也没有想到山东八路居然有能力在平原上短时间消灭战车第3师团，这里面美军航空队的加入起了很大的作用，摧毁了一半战车，但即使是战车第3师团一半加上独立混成第7旅团也是一股强大的力量。
冈村宁次后背发凉，与其它日军高级将领的判断截然不同，郯城战役失败让他得出了一个结论：山东军区一直在隐藏实力。战前冈村宁次认为自己已高估了山东八路军的实力，战后他才明白自己还低估了山东八路的战斗力。在平原上以步兵对抗战车集群冲锋，在世界还没有过成功的先例，但山东八路做到了。冈村宁次自问自己带两个师团，也没有必胜的把握，况且还有混成第7旅团伴随。山东八路指挥官没有选择避其锋芒，而是选择下令拦截，就表示其对自身的战斗有充足的信心。自己的同僚为掩饰失败，下意识的把战败的责任推到美军航空队，而他从山路秀男生前的战报中发现，战车第3师团与独立混第7旅团联合行动，也未突破郯城的第二道阻击线。冈村宁次认为山东八路有一次性消灭日军2至3个师团的能力。
得出了这个结论后，冈村宁次更是坐立不安，因为从这个结论可以推导出在整个山东地区，除了像济南这一类的重兵把守的坚城，只要山东八路有意愿，并愿意为此付出代价，没有哪一座城市能够抵挡住八路军的进攻。尤其让人心惊的是山东八路之前一直选择了低调行事，如今却如此高调。结论只有一个：山东八路的决策者认为日军已无法对其造成致命的威胁，冈村宁次不相信如此隐忍的对手会冲动行事。
冈村宁次没有去宣扬自己的观点，而是专门写了一份报告上交大本营，并给了一个大本营无法忽视的理由：临沂有机场，而且美军航空队已插手其中。冈村宁次只所以暂时隐忍除了不想和军中主流观点去争论，更重要的原因是他不想在没把握的情况下，激怒山东八路，导致其发动全面进攻，那样的话会使山东地区永无宁日。
李振华来到了郯城，他带来了一大群人，其中有熊大正等兵工厂技术人员，还有延安总部装甲兵学校校长刘鼎及学校学员。刘鼎还兼了总部军工部部长，是位老革命，1924年就加入中国共产党。山东军区搞到日军战车消息传到延安后，整个装甲兵学校都沸腾了，情形就如当年航校得到飞机一样。经过总部批准，刘鼎带着装甲兵学校的学员第二天就冒险分乘两架b25轰炸机来到了临沂。
在郯城，滨海军区陈司令告诉李振华，郯城战斗缴获了完整无损失的日军战车27辆，有损伤但可修复的战车12辆，主要是履带损伤。其中战车28辆，装甲车11辆。还缴获了16辆汽车。刘鼎兴奋了，水都没喝一口就催促陈司令带他们去现场察看。李振华向陈司令介绍了一行人，陈司令立即带他们去了现场。战车还在郯城以南的战场上，完整的战车大多是从反坦克壕里拖出来的。
李振华碰到了第3团团长王吉文，他正和一个开过汽车的战士在战车里摆弄，战车还真让他们开动起来了。李振华一行人正是被战车的轰鸣声吸引过来的。王吉文在战车里观察一行人到来，他让战士停下了战车，从战车里爬了出来。他发现是李振华，立即跑了过来向李振华报告。
王吉文笑道：\"参谋长你看，我们团缴获了14辆战车。\"他说话时，\"我们团\"这三个字语气特别重。
李振华哪里会不知道他的心思，王吉文的意思再明白不过，我们团缴获的战车多少要留下些吧！李振华笑而不语，王吉文看到感觉要坏菜，果然看见装甲兵学校的学员一溜烟钻进了看起来完整的战车，发动了战车。
王吉文急了道：\"别、别、别，参谋长多少给我们团留几辆。\"他也不打哑谜了，直接向李振华要求了。
李振华道：\"这些战车肯定要统一编组，军区决定了划归军区机动兵团，到时还不是配合你们作战。\"
王吉文见李振华说的斩钉截铁，也知道了事情不可为了。他忙把不肯出战车的那个战士叫了下来，战士不情不愿的下了战车。
李振华问那个战士：\"想学开战车吗？\"
战士姓铁名锤，他毫不犹豫地回答道：\"想\"
李振华承诺他可以跟着装甲兵学校的学员学习，学好了让他来当战车兵。铁锤得偿所愿也非常高兴。
王吉文埋怨李振华道：\"参谋长，你这是吃了满汉全席，还要打包带走啊！\"
李振华被王吉文说的哈哈大笑，他承诺王吉文，在其它方面补偿他们团。
熊大正、刘鼎一行人忙着在战场上察看那些相对完整的战车、装甲车。他们期望从损毁的战车中能拼凑出一些可用的战车，彻底损毁的战车，他们就把零件折下来备用。后来他们还真拼出了9辆战车和4辆装甲车。
李振华把这些战车和装甲车、汽车编制了一个装甲团，下辖5个战车连，并配属了一个骑兵营，把这支部队打造成了战场关键快速反应、突击力量。部队主要骨干来自总部装甲兵学校，刘鼎还准备在山东组建一个装甲兵分校，就地招收高素质兵员进行培训。
延安总部宣传了山东军区取得了郯城大捷，但细节没有过多透露，也没有宣传我军缴获日军战车。宣传中提到整个战役我军死伤6000余人，其实整个临沂战役死伤超余人，主要死伤发生在郯城战场，滨海军区部队的损失最大。