济南战役是一场城市攻防战，此战有一个很明显的特点，即双方都无法真正地从容参战，保卫济南的中国军队靠突袭手段收复了济南，但仅仅三天后日军便大举反扑，使得守城部队不得不仓促应战，反之日军，由于徐州战局吃紧，攻城的第106师团没有足够时间进行充分而缜密的作战准备，为达到速战速决攻占济南的目的，日军只能以蛮勇手段展开强攻。总体而言，日军死打硬拼，守军则完全以人命来消耗日军、拖延日军、迟滞日军。血战两天两夜，日军死伤7200余人，其中战死3800余人，守军伤亡人数高达两万五千余人，其中战死一万五千余人，非常值得一提的是，伤亡的守军人数里，正规军不到二成，超过八成是济南民兵。
“济南民兵们用大量人命拖着日军第106师团，为徐州战场上的国军争取到宝贵无比的时间，徐州战场上每一点每一滴的时间，都是济南民兵们用无数人命换来的。说济南民兵们是飞蛾扑火或螳臂当车，其实并不是在侮辱他们，而是一种壮烈无比的特殊荣耀，再旺盛的烈火，只要有足够的飞蛾扑上去，照样能将其扑灭，再无坚不摧的战车，只要有足够的螳螂填上去，照样能将其拦住。我们可想象这么一幅画面，日军第106师团是一辆准备开赴徐州战场的铁甲战车，披坚执锐、风驰电掣，济南的民兵们就像是无数的螳螂，浩浩荡荡地冲向这辆战车的车轮下，大量的螳螂被碾压成齑粉碎末，后面的螳螂则前赴后继，用自己的尸骸聚沙成塔地垒积成了一道血肉长城，阻挡着这辆战车。”《中华英雄报》这样描述济南战役。
“韩复榘的不战而逃让齐鲁大地为之蒙羞，如今，这场济南战役足以雪尽山东人的耻辱！济南民兵们在济南战役中的表现向全国证明山东人也是勇于与日寇血战的。”李宗仁感慨道。
8月20日，第106师团后续部队第136旅团抵达后，急红眼的松浦中将集中师团此时可以动用的所有可战之兵，倾其所有地投入对济南城的强攻中，同时动用毒气部队在战场上疯狂释放毒气。由于济南民兵们普遍没有防毒器械和防毒知识，因此成群成片地倒毙在日军释放的毒烟毒雾中，大街小巷间尸骸枕藉，房屋建筑内死人成堆，死伤奇大，场面惨不忍睹，官兵们用人尿和肥皂水浸泡毛巾继而包扎在口鼻处以防毒，但暴露在外面的眼睛还是会受到毒气伤害，大批民兵被毒瞎眼睛、双目失明。不止如此，另有数十架日军轰炸机不断盘旋在济南城上空狂轰滥炸。全城天翻地覆、血肉横飞，城内军民死伤惨重，日军机群完全是展开无差别的轰炸，由于城内没有防空洞或坑道，大批的妇女和儿童被日机炸死，全城曝骨履肠、哭声震天。见到这一幕的大批济南民兵都悲愤得眼红如血，负责在城内维持治安秩序、安顿平民的国军鲁北游击军司令付忠贵看到大批妇女儿童被炸得血肉模糊、尸骸狼藉的惨状，悲痛得万箭穿心的他失声痛哭，随后爬上一栋高楼的天台，拔出手枪对日机开火并大吼道：“国军在这里！炸女人孩子算什么！有种来炸老子呀！”
大批济南民兵纷纷效仿，爬上楼房高处，或用步枪射击空中日机，或挥舞青天白日旗或扯开衣服，双眼喷火流泪地对日机嘶声大吼：“国军在这里！来炸老子！不要炸女人孩子！”包括付忠贵在内，大批的军人（基本是民兵）因此而被日机扫射打死或投弹炸死。这些军人之所以主动“求死”，他们的想法很朴素：让日军飞机的炸弹子弹多多“耗费”在自己身上，从而让城内妇女孩子们少承受一点日机的炸弹子弹。
济南的天空中也有国军飞机，但数量不多，因为徐州战场更加需要国军的飞机，国军的轰炸机忙着轰炸徐州战场上的日军，国军的战斗机要保护轰炸机，要截杀日军轰炸机，还要跟日军战斗机厮杀，所以分身乏术、难以兼顾，济南是有机场的，但轰炸济南的日军轰炸机非常精明，飞到济南后第一个目标就轰炸济南机场，使得济南机场难以被有效地使用，并且，日军轰炸机是海军轰炸机，具备夜间轰炸能力（日军占领济南有一定的时间，对济南机场的精确位置自然是了如指掌），而济南守军基本没有高射炮，无法在夜间拦截飞来轰炸的日军轰炸机，使得在天亮后，济南机场已经被炸得坑坑洼洼、不堪再用，济南军民试图抢修机场，但暴露在机场上的人群被日军轰炸机炸得血沃盈野，国军的轰炸机不得不从徐州飞来参战，堪称疲于奔命。徐州和济南直线距离约220公里，战斗机一来一回需要约450公里，bf-109的航程只有700公里，而日军九六式轰炸机的航程则高达4000公里。日军的九六式轰炸机都是从青岛飞来的，飞来后，要么炸了就跑掉，让从徐州飞来的国军战斗机无法拦截，要么看到国军战斗机后迅速掉头，拖延国军战斗机的航程耗油，等国军战斗机航程不足必须返回徐州时，日军轰炸机再回头继续轰炸济南。
日军轰炸机仗着航程大大超过国军战斗机，所以在济南战场上跟国军打“空中游击战”，玩弄“敌进我退，敌退我进”的伎俩。
“这是我们中国空军的耻辱！”看到济南城被日军轰炸机群炸得满目疮痍、遍地血泊的惨状，飞到济南上空却根本就找不到日军轰炸机的国军飞行员们无不愤恨至极，日军轰炸机早就脚底抹油了。济南以南六十多公里是泰安，泰