日军于11月10日攻陷无棣、阳信、庆云。11日惠民失守。12日日军攻陷高唐、夏津。济阳于13日失陷。14日禹城失陷。15日日军进占济南黄河对岸鹊山。韩复榘将所部撤退黄河南岸，炸毁黄河铁桥，与日军夹河对峙。
山东半岛烟台守军于11月18日全部向西撤退，烟台为日军占领。
12月23日20时，日军分别于距济南东北约60公里济阳、青城间的曲堤、王判两地偷渡黄河，并南下进犯济南。韩复榘于24日夜弃守济南，移驻泰安。27日，济南失陷。12月31日，泰安弃守。1938年1月1日，日军占肥城、泰安，4日攻陷曲阜、兖州，6日占邹县。另一股日军于1937年12月30日攻占博山，1938年1月4日攻占蒙阴。
韩复榘于1938年1月5日由济宁移驻巨野后，第五战区司令长官李宗仁曾要求韩固守济宁、汶上，但韩接电后其所部仍向鲁西南城武、曹县转移。11日，济宁不守。韩复榘由巨野移驻曹县。第3集团军退居鲁西一隅，山东省各战略要地丧失殆尽。
原守卫青岛的第51军（于学忠）于1937年12月25日被调防徐州，青岛市区仅由海军第3舰队陆战队和青岛市保安队防守。军事委员会预先电示青岛市长沈鸿烈，必要时得相机行动。12月29日，沈鸿烈率所部向诸城、莒县、沂水撤退。31日，青岛市警察部队奉命撤出，胶东遂告放弃。1938年1月10日，日本海军占领了青岛。