蒙城阻击战是第21集团军在皖北战场上同日军第13师团打的一场硬仗。第21集团军的第173师133团，在敌人步兵、骑兵、装甲兵和空军的夹攻下，用血肉筑成防线，抗敌四天四夜，终因弹尽援绝，除21名士兵生还外，全部为国捐躯。副师长周元将军英勇殉职，城池沦陷。
1938年4月，第21集团军总部综合各方面的情报，判断津浦路南段的日军有向涡阳、蒙城进发的企图，便提前派遣少将参谋张众佩带两名参谋人员前往蒙城，察看地形，确定设壕筑碉的计划。可是因为大战在即，蒙城县长期征用不到民工，挖沟筑堡之事一拖再拖，没有得到实施。
按照日本大本营对徐州的作战计划，在短时间内务必截断徐州后方主要交通线陇海铁路，形成大包围圈的态势，从南京方面抽调兵力两万多人，以第13师团为主力，配合各兵种，沿津浦铁路南段，陆续向安徽蚌埠集结，由蚌埠再向附近西边的怀远进攻。
防守在怀远一线的中国军队第7军，对日军进行了3天的抗击后，经蒙城向西撤退。日军在怀远得手后，便以一支部队继续朝蒙城进发，其主力部队沿涡河北岸大道向西追击第7军。第13师团的机械化部队很快就到达了蒙城东郊。
蒙城是皖北的一座小县城，地形易攻难守。土筑城墙很单薄，如果放置过多兵力，容易招致日军炮火攻击。这些，第21集团军总部的张众佩参谋都清楚。东郊附近有小村庄数个，村边树林浓密，勉强可作防御阵地。
城北城西的郊外，地势平坦，村庄离城较远，对守城较为有利。城北面是涡河，不能徒涉，倒是一道天然防线。
紧急赶赴蒙城的第21集团军的133团，在副师长周元的率领下，冒着倾盆大雨如期到达。周元当即侦察地形，部署兵力，构筑简易工事，把城内街市的巷战工事作重点构筑。第1营主力占领南门外小街市和南门楼顶，西城郊因地势平坦，敌人难以通过，只放少量兵力防守；第2营以1连占领北城外的河边街和西北角的小北门，其余为团预备队，在城内构筑巷战工事，团部搜索队70余人，在涡河北岸的村庄间活动；第3营的主力在东门外附近各村庄占领阵地。
第133团是英勇的部队，曾在淞沪战场上同日军浴血奋战了20多天，积累了很多战斗经验。他们这次守卫蒙城，阻击日军北上徐州，个个斗志昂扬，誓死与蒙城共存亡。副师长周元将军是一员战斗经验丰富的虎将，他不仅勇敢，还很有谋略。最先同日军遭遇的是团部的搜索队，当150名日军骑兵到达蒙城外一个叫移村的村庄时，搜索队长急令战士在大道两侧的麦地里隐藏，等到日军骑兵来到跟前时，战士们机枪、手枪一起开火，当时就放倒了四五十个骑兵。敌骑兵队被打得狼狈逃窜。他们稍加整顿，见搜索队不过百人，又返回朝麦地冲来。搜索队利用麦地进行抵抗，因距离太近，日兵不能下马，战斗一直持续到天黑。
第二天，东门外来了一连的日军骑兵，他们在10里外的地方升起观测气球，于是敌人炮火朝东门外各小村庄守军阵地猛烈射击，上千人的步兵随即向3营发起攻击。双方在东门外郊区激战大半天，直到黄昏，敌人仍没有进展。入夜，大批日军从东南角方向朝南门移动。
半夜，在东门和南门外，双方发生夜战，激烈的战斗一直打到天明。
日军以绝对优势的兵力和武器，也没能把坚守在蒙城外围的阻击部队打垮。中午，敌人在炮火轰击和4架飞机的协助下，又对守军阵地进攻，外围工事遭摧毁后，中国士兵仍然保持旺盛的斗志。1个团只不过1000多人，怎么能敌得过进攻的日军？但是1000多血性男儿，他们不怕死，以死同你拼，让你心虚胆寒。第133团的官兵就是一群这样的人，他们在淞沪战场上，就表现出了中华民族的气节，坚持在一线阵地作战竟达20多天没有后退。现在经两天多的激战，500多名伤员没有办法送到后方，全部集中在一个小学校内，在日军大炮轰击和飞机轰炸、扫射中，全部壮烈牺牲。活着的战士义愤填膺，他们手举大刀要同万恶的日本兵作拼死一搏。
敌人的炮弹像雨点一样落在蒙城这个小县城内，轰轰隆隆的爆炸声震耳欲聋，战士们的脑袋被震得没有了知觉，土城墙也塌了好大几片。一群日本兵从废墟上冲了进来，有百十人的样子，在弥漫着硝烟的尘土里，看不太清楚。团长凌云上大喊一声，带着2营的两个连在日军立足未稳、地形不熟的情况下，用机枪、手榴弹一阵猛打，敌兵死伤累累，无法抵抗，转身往墙外爬。日军一时混乱，朝里爬的、朝外逃的挤作一团。
恰逢重机枪阵地的一挺重机枪在他身边，原有的机枪手全被炮弹炸死，凌云上团长抓住时机，抓起重机枪朝日本兵扫射。他打得很兴奋，嘴里向战士们高喊打呀杀啊！
在他重机枪的前方，倒下去成群的日本兵。冲上去的战士缴获敌人重机枪1挺，轻机枪4挺，步枪30多支，还抓了日军伤兵10多人。战士们抢修工事，把倒塌的缺口作为防守的重点目标。
敌人开始报复了，在敌军飞机、火炮的狂轰滥炸后，全城四周都开展了激战。日军还在东南面大量施放烟幕弹，乘其烟幕，坦克、步兵一起朝东门涌来。守卫在城门楼上的士兵一个劲儿地向烟幕中投掷手榴弹。敌坦克开炮把守卫在城门楼上的士兵全部炸死，然后敌军炮火向纵深延伸，堵住中国军队向东门的支援，日军大量涌进城内，把蒙城分割成无数块。
凌团长身边有战士六七十人，他们没有办法与城内各自为阵的零星部队取得联系。他当即下令撤退。向什么方向突围呢？有战士问他。凌团长判断东门日本兵大量涌进，后续不会再有多少步兵，要有也只是炮兵。他说朝东突围。在东门正好碰见周元副师长，他身边只有两名警卫。
周元副师长让突围部队稍作整顿，手枪队30余人为一线，步枪队40余人为第二线，在过东门时，城楼上的日军朝他们射击，他们迅速散开，作隐蔽爬行前进。在出来的一个小村口上，有30多名日军把守。第一线的手枪队快速冲到有效射程内，向敌人开火，他们用最猛烈的火力一起冲入敌阵。第二线的步枪队用刺刀同敌人肉搏。日军死伤十几人，其余四处逃命。由于突围队伍还要第二次突围，便把日军的重机枪炸毁，带上缴获的两挺轻机枪，继续前进。
在通过这个小村庄时，凌团长他们伤亡30多人，周元副师长中弹牺牲。蒙城东门外，村庄稠密，每个村落都驻有日军。在出蒙城三四里路的地方，突围部队又遭到南北两侧村庄的日军夹击，部队又伤亡10余人。当突围到10多里地后，他们认为安全了，谁知道前方发现日军的一个骑兵大队。凌团长将40多人化整为零，并指定在东南方约900米的地方集合。
最后突击出来的只有16人：军官3名，士兵13人。
在蒙城阻击战第一天负伤的百余名伤员，趁敌人没有形成包围之机，由担架队护送到后方医院，得以存活。
第21集团军的第133团，经过4天的顽强阻击，给日军以沉重打击，延迟了日军北进的速度，为徐州会战作出了自己的贡献。
突围生还的凌云上团长回忆说：
卫生队、输送连、通信排及步兵炮连的弹药队，共约三百人，系非战斗员，概被日军强迫运送物资及伤病员往蚌埠后，未知下落。重伤官兵及已无战斗力的官兵，于城陷后，敌兽性大发，以惨无人道的残忍手段，用铁丝及绳索捆绑，推出城郊附近集体屠杀，此种惨绝人寰的暴行，言之发指，就义将士，浩气长存；血海深仇，神人共愤。
蒙城之役由于我团各将士奋勇抵抗，坚持战斗，日军伤亡亦在不少。
据调查所得，其伤亡数目，除100余名尸体陆运怀远外，又强拉民船30余只，装运死伤敌军驶往蚌埠，估计每船装30人，也有八九百之数，约计此役敌军死伤也不下千人。