13日，在坦埠以南地区向国民党“五大主力”之一的整编第七十四师发起攻击，次日晨将该师包围在孟良崮山上，激战至16日，全歼该师及整编第八十三师一个团共3.2万余人，击毙敌第七十四师师长张X甫，并击溃其他5个整编师的增援部队。
华东野战军伤亡1.2万人。此役打击了当时国民党组织的最强大的进攻方向、最精锐的部队。
6月30日晋冀鲁豫野战军发起鲁西南战役。6月中旬，国民党集中兵力再次向鲁中山区进犯。月底，华东野战军分南北两路出击国民党军后方。是日，刘邓率领晋冀鲁豫野战军主力12.6万余人，在从张秋镇至临濮集的300余华里地段上，击破河防守敌，强渡黄河，发动了鲁西南战役，揭开了全国战略进攻的序幕。
经过近一个月的连续战斗，解放了郓城、曹县、定陶等县城，歼敌9个半旅，共6万余人，配合了华东野战军粉碎敌人对鲁中山区的进犯。
7月上旬华东野战军为配合刘邓大军南进，第一、四纵队挺进鲁南，攻克费县、枣庄、峄县等重要城镇。第三、八、十纵队挺进津浦线，解放泰安。
至此，国民党对山东的重点进攻基本被粉碎。
7月17日华东野战军发起南麻(今沂源县城驻地)、临朐战役。
8月中旬-9月上旬遵照中共中央军委指示，华东野战军以第一、三、四、六、八、十纵队及特种兵纵队，组成西兵团(外线兵团)，；另以第二、七、九、十三纵队组成东兵团(内线兵团)。
9月初，外线兵团进入鲁西南地区。9月7日至9日，发起沙土集战役，全歼国民党第五十七整编师师部及其两个旅，毙伤俘敌9500人，俘其师长段茂，迫敌从山东战场和大别山区抽调4个师回援，从而配合了刘邓大军在大别山区的反围攻作战。
本月中共中央作出决定，陈粟西兵团改为晋冀鲁豫野战军，受中共晋冀鲁豫中央局领导。
10月中旬-12月底山东各战略区连续向敌出击，并取得重大胜利。滨北区部队攻克诸城；渤海军区解放了邹平、齐东、博兴、青城、广饶、临淄、寿光等县城；胶东军区部队收复招远、平度、胶县、高密、黄县、海阳、莱阳等县城，至此，胶东内地全部解放。
鲁南军区部队收复枣庄，逼近滕县，将敌压缩在铁路两侧；鲁中区10万军民不断破袭博(山)莱(芜)、章(丘)莱(芜)、青(州)LY)公路；西线兵团与冀鲁豫第十一纵队，连续取得曹县、鱼台、东
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