1947年1月，南京，總統府大樓。
蔣介石背著手在辦公室踱來踱去。他眉頭緊鎖，臉色陰鬱。
自發動全國規模的內戰以來，在華東戰場上屢遭慘敗，尤其在去年11月以後，整編第69師在宿北被殲滅，師長戴之奇畏罪自殺；整編第26師及歸該師指揮的機械化的快速縱隊在山東嶧縣城和蘭陵鎮地區被殲滅，師長馬勵武被活捉；整編51師在棗莊被殲滅，師長周毓英被活捉。
由於在宿北、魯南的兩次失利，薛岳的四路進攻計劃陷入泥沼，不得不重新調整。對於臥榻之旁的失敗，蔣介石是不甘心的。
“在這種形勢下，必須打幾個勝仗來振奮國軍。薛岳指揮不力，名聲低落，看來必須派陳誠親自出馬！”蔣介石自言自語道。他走到辦公桌前，拿起電話要通了陳誠。
“辭修，目前華東形勢不妙，薛岳指揮不力，看來你必須親自前往徐州指揮國軍。幫助薛岳重整旗鼓，制訂新的進攻計劃。一定要將共軍消滅在華東地區！”
“是！絕不辜負主席的期望！”
1月17日，陳誠飛抵彭城。這時魯南戰役第二階段作戰尚未結束。陳誠的到來，並沒有給薛岳帶來什麼好兆頭。三天以後，陳、粟大軍便攻克了棗莊，全殲整51師，給了陳誠一個下馬威。
共軍不給面子，有“大將風度”的陳誠倒不在乎，可國民黨官兵的士氣普遍低落，卻使他感到十分頭疼。
為了給部下打氣，陳誠不但在徐州，而且親赴韓莊、賈汪等地召集各部官兵訓話。然而，效果並不顯著。在中下級軍官和士兵中，逃亡、抱病、請假乃至辭職的愈來愈多。即使是高級軍官，也是心有餘悸，談虎色變，根本沒有什麼勝利的信心。
無奈，陳誠只好跑回南京，請蔣介石到徐州，由他親自給官兵們鼓勁。
2月2日，蔣介石飛抵徐州，部隊的情緒稍稍穩定下來，新的進攻計劃也在他的直接督促下制訂出來了。
這一計劃稱“魯南會戰”，企圖迫使華東野戰軍在臨沂附近決戰，以軍事上的勝利來影響即將舉行的蘇、美、英三國外長會議。其部署是：整編第19軍軍長歐震指揮8個整編師20個旅組成主要突擊集團，自台兒莊至城頭一線分三路進犯臨沂：其右路為黃百韜指揮的6個旅，中路為李天霞指揮的7個旅，左路為胡璉指揮的7個旅；以第2綏署區副司令李仙洲指揮第12、46、73軍等3個軍9個師為輔助突擊集團，由膠濟路南下，直搗山東解放區在萊蕪、新泰、蒙陰的後方基地，形成南北夾擊的態勢。
他們不僅集中了華東戰場上所能集中的全部機動兵力，而且出動了大批飛機對臨沂等地狂轟濫炸。還從豫北、冀南抽調王敬久集團4個整編師集結於魯西南地區，以阻止晉冀魯豫野戰軍東援或華東野戰軍西撤。
陳誠嚴令所屬各部：“黨國成敗，全看魯南一役，只許成功，不許失敗。”
陳誠的話很快便傳到了陳毅的耳朵裡。幾天后，素有“儒將”之稱的陳毅就在華野一縱的干部大會上答復了陳誠的挑戰。他操著濃重的四川口音，幽默地對大家說：“陳誠在徐州公開宣布了，他要親臨濟南同我陳毅進行決戰。既然他如此看得起我，盛情難卻呀！我只好認真奉陪，來個'二陳決戰'！你們看，該不該打這個決戰？”
陳毅的話音未落，會場上立即響起一片掌聲和笑聲。
就這樣，“二陳決戰”便不脛而走，傳遍了華野各部，成了即將來臨的一場大戰的代名詞和華野各部指戰員們議論的重要話題。
話雖然說得輕鬆，可真要在數十萬大軍的交鋒中取得勝利，對雙方來說都不是一件輕而易舉的事情。
陳毅深知，這一次，蔣介石和陳誠確實下了很大的賭注。在總的力量對比上，國民黨仍佔有很大的優勢。正因為如此，陳誠才敢誇海口、吹大牛。他陳毅必須認真對付，絲毫不能疏忽大意，否則，蔣介石、陳誠的陰謀真有可能得逞。
陳毅、粟裕最初的計劃是，將華野主力迅速集中於臨沂地區待機，準備在臨沂以南迎戰當面之敵，以保衛臨沂。具體的打法是採取誘敵深入，首先引誘其中一路進攻之敵突出冒進，然後集中優勢兵力予以圍殲。
為了實現這一計劃，華東野戰軍用了各種方法誘敵，等候有利時機的出現。
誰知一連等了好幾天，南線之敵卻不肯上當。他們吸取了宿北、魯南戰役失敗的教訓變得更加狡猾和謹慎了。三路兵馬均採取了“集中兵力，穩紮穩打，齊頭並進，避免孤軍突出”的戰法。不管共軍如何誘逼，他們總是小心翼翼，步步為營，像烏龜一樣緩緩爬行，平均每天只推進五六公里。他們還採取了所謂的“硬核桃夾爛葡萄”的戰術。被稱為“爛葡萄”的是戰鬥力較弱的雜牌部隊，總是和被稱為“硬核桃”的戰鬥力較強的嫡係部隊靠在一起，互相照顧嚴密防衛。南線之敵的這種辦法確實起了作用，使華野難以將其分割，捕捉不到有利戰機。
但北線南犯之敵有所不同。也許是李仙洲等人沒有吃過共軍的苦頭，膽子比較大，故推進速度比較快。據偵察，截至2月4日，李仙洲所率北線3個軍的先頭部隊已進至萊蕪、新泰一線，對華野的後方構成了重大威脅，在這種情況下，陳毅、粟裕不得不重新考慮作戰計劃。此時，恰好延安也發來了電報。毛澤東指示說：“敵愈深進愈好，我愈打得遲愈好；只要你們不求急效，並準備於必要時放棄臨沂，則此次我必能勝利。”
陳毅深深感到毛澤東以空間換取時間、集中兵力殲滅敵人有生力量的戰略思想的英明。因為敵人逼我在臨沂地區決戰，我有了必要時放棄臨沂的準備，作戰的迴旋餘地就大得多了。
陳毅很快提出了一個重要的設想：既然南線敵人重兵密集，戰機難尋，而北線敵人孤軍深入，威脅我後方，我們何不改變原定作戰方針，置南線重兵集團於不顧，而以主力北上，以絕對優勢兵力，殲滅北線之敵。他要求粟裕對此作深入周密的思考。
粟裕覺得司令員這個設想十分高明。他又作了進一步的對比和分析，首先他對比了南、北兩路敵人的不同情況，認為南線敵人有60多個團，我也僅有60多個團，在兵力上不能佔有優勢，不能對敵人實施分割包圍；而北線敵軍兵力小，戰鬥力相對弱些，內部派系矛盾多，如我將主力隱蔽北上，可以對其形成絕對優勢，有把握予以殲滅。敵人既認定我必固守臨沂，我軍突然北上，定可出其不意。這樣，我就可置敵在南線強大兵團於無用武之地，既可避免不利決戰，又可在北線殲敵一大群，粉碎敵之南北夾擊意圖，解除我後方威脅。
北線的敵人如發現我主力北上，可能回縮使我撲空，但即便如此，我還可乘勢進擊膠濟路，打通魯中、膠東、渤海三區聯繫，然後休整部隊，以逸待勞，從容迎擊南線北進之敵。而且我軍還可採取種種佯動措施，迷惑敵人，只要能爭取到幾天時間，北線之敵便難逃被殲的命運。
粟裕又考慮了多種不利情況及處置方法，其中包括來自敵方的和我方的，以及後勤支前方面的，都向陳毅一一陳述。陳毅每聽他說完一個問題，就說一聲“對頭”。等他全部說完，更非常高興地一連說了幾個“對頭”。然後又同譚震林及其他前委委員商量，都得到了完全的支持。
2月5日午時，陳毅簽發了報請中央軍委審查的3個作戰方案：第一，以第二縱隊進擊白塔埠、房山街之郝鵬舉部，誘右路敵東援或待中、左路敵放膽北進，然後視機殲其一路；第二，如敵仍密集不分，則以一部監視敵人，主力集結臨沂以北休整待機；第三，如敵仍不北進，即轉兵北上，求殲李仙洲集團。
2月6日，討郝戰鬥發起。二縱以迅速勇猛的動作，一夜奔襲數十里，乾脆利落地消滅了郝鵬舉叛軍。但是與我方預料相反，國民黨軍並沒有前來增援，而是採取更為謹慎的動作，加強了各部的防禦和配合，還是步步為營地向前推進。
毛澤東看到了這一點，2月9日電告陳粟譚：“解決郝鵬舉部很好。但就全部戰略方針來說，如你們方針是解決南面，則似乎打得早了一點，可能影響敵各部進得更謹慎。打了郝鵬舉後你們似應按兵不動（要有極大忍耐心），讓敵各部放手北進，然後各個殲滅之。如你們方針是先解決北面，則打郝鵬舉並無妨礙。你們須在兩個方針之間有所抉擇。”
陳毅、粟裕下定決心集中兵力先打北線之敵。他們於2月11日電告中央軍委：“我們決心集中葉（飛）、王（必成）、陶（勇）、成（鈞）各縱隊及王建安、許世友、宋時輪等部共53個團，擬首先集中全力解決73軍及南北師莊12軍之一個師，而後再轉移兵力解決進占新泰之46師，及向膠濟線進攻，以徹底解決北線問題。”對於南線敵軍，擬“稍為阻滯敵人進占臨沂之行動，決由陳士榘率指揮所留臨沂附近，指揮韋（國清）縱及三縱（華南8師及魯旅6個團）於臨沂附近，必要時可再抽一部參加殲滅進占新泰之46師。”
總部一聲令下，華東野戰軍主力4個縱隊開始秘密向北運動，魯中、渤海、膠東3個縱隊也向萊蕪方向集結，準備在北線打仗。第二、第三縱隊在陳士榘參謀長指揮下，偽裝華東野戰軍全軍，在臨沂以南實行寬正面防禦。為了迷惑敵人，我軍公開在沂河和臨沂至卞莊的公路旁大挖工事，顯出決戰的樣子。
魯南地方武裝偽裝成主力部隊，到處號房子，徵糧草，在運河上架橋，並派一部攻打兗州。這些跡象使國民黨情報部門誤認為我軍要死守臨沂，守不住就向西轉移，從而作出錯誤的判斷。
由於華野各部採取了嚴守秘密的措施夜行曉宿，國民黨方面不論是南京的最高統帥部還是徐州的陳誠和薛岳，都被蒙在鼓裡。
華東野戰軍自臨沂向北轉移後，陳誠就捏造戰績，謊稱已把華東野戰軍擊敗，以圖藉此振作士氣。他還打電報給第2綏區司令官王耀武說：“我軍在蘇北和魯南與敵作戰，殲敵甚眾。敵軍心渙散，糧彈缺乏，已無力與我主力部隊作戰，陳毅已串其主力放棄臨沂，向北逃竄，有過黃河避戰的企圖；務須增強黃河防務，勿使其渡過黃河以北，以便在黃河以南的地區殲滅之。”
陳誠把這個捏造的戰績報告給蔣介石後，蔣介石以為華東野戰軍已無力量與國民黨的主力部隊作戰，夢想乘機將華東野戰軍陳毅所指揮的部隊吸引於新泰、萊蕪地區而消滅之。他與陳誠擬定了新的作戰部署，由陳誠電令王耀武執行。其電令的大意如下：“匪軍在臨沂等地失敗後，已無力與我軍主力作戰，有北渡黃河避戰的企圖，著該司令官派一個軍進駐萊蕪，一個軍進駐新泰誘敵來攻，勿使其繼續北竄。待我守軍將敵吸引住以後，再以部隊迅速增援，內外夾擊而殲滅之。”
王耀武卻從航空偵察中發現大量解放軍部隊在向北行動，對進占臨沂的“捷報”產生懷疑。他認為陳誠誇大戰績。因為自1946年春至1947年2月，國民黨軍在蘇北及魯南地區並沒有殲滅過解放軍一個整師和一個整縱隊。又據整編26師逃回的被俘人員說，解放軍死傷雖大，但補充的新兵及武器很多，士氣旺盛，他們的下級幹部與士兵都不願意北撤。如認為解放軍已無力與我主力部隊作戰，顯然是錯誤的。
王耀武十分擔心共軍主力可能改變作戰方向，掉頭北上打他的李仙洲集團。於是，他一面向徐州、南京報告，一面急令李仙洲集團全線後縮。
與此同時，南線歐震集團也突然發現，共軍主力並不在臨沂附近，同他們打了幾天的只是共軍的少量部隊。於是，他們也向徐州、南京報告：“共軍主力去向不明。”
王耀武命令李仙洲後縮，使華野指揮部也為之緊張了一陣子。此時，華野北上各縱已陸續抵達萊蕪地區。一看敵人要跑，大家都很著急，紛紛請求指揮部下令，提前發起攻擊。理由是，即使抓不住全部敵人，也可以吃掉它的尾巴。這總比讓敵人跑掉為好。
但陳毅、粟裕經過縝密的研究分析後，沒有同意這一提議。他們認為，敵人並未弄清真實情況，只是聽到一點風聲，也沒有從根本上改變部署。因此，華野各部應不動聲色，按原定計劃迅速向指定位置集結，不能打草驚蛇，貪小失大。
情況果不出陳、粟所料。陳誠接到南北兩地的報告後，卻作了完全錯誤的判斷。他不但堅決反對王耀武的後縮方針，反而電令王耀武，立即加強力量，進駐新泰、萊蕪，誘陳毅來攻，勿使其繼續北竄。陳誠還向蔣介石告了王耀武一狀，責其膽小怕死。
2月13日，蔣介石以親筆信催王耀武派部隊進駐萊蕪、新泰兩城。信的大意是：“佐民弟鑑：匪軍在蘇北、魯南地區作戰經年，損失慘重，士氣低落，現已無力與我主力部隊作戰，並有竄過膠濟路、北渡黃河避戰的企圖。為了吸引住敵人，不使北渡黃河得有喘息的機會，而在黃河南岸將敵殲滅，以振人心，有利我軍以後的作戰，切勿失此良機，務希遵照指示派部隊進駐新泰、萊蕪。新、萊兩城各有一軍之兵力，敵人無力攻下，敵如來攻，正適合我們的希望。”
被陳誠、蔣介石搞得心煩意亂的王耀武，雖不完全服氣，但不敢拒絕執行命令。同時，他又看到，李仙洲後撤以後，共軍並無異常行動。他即召集副司令官李仙洲、副參謀長羅幸理、第二處處長陶富業、第三處處長錢伯英、第四處處長吳隸基等人研究如何執行蔣介石、陳誠的指示，並作瞭如下的決定，命令各部執行。
1.先派正在博山、明水、萊蕪之間活動的12軍軍長霍守義率領該軍111師、112師進駐萊蕪城；以新編26師進駐萊蕪以北的吐絲口鎮維護交通，到達指定地點後迅速構築工事，竭力蒐集敵情，隨時具報。
2.令駐膠濟路東端蘭村的整編46師師長韓練成率領該師乘火車集中博山，集中完畢後即向新泰縣城前進。
3.派副司令官李仙洲率領一部分幕僚人員及通訊人員等組成前方指揮所，前往指揮12軍、整編46師；李仙洲於14日先到博山督促部隊前進，待部隊進駐萊蕪後，指揮所進駐萊蕪指揮。
4.派第四處處長吳隸基指揮一個保安團和章丘自衛團，協助12軍的工兵部隊修通由明水經吐絲口鎮至萊蕪的公路，以利作戰運輸。
2月14日，李仙洲帶著前方指揮所的人員到了博山指揮部，指揮12、73兩個軍和整編46師向南進攻。這3個軍未經整編，實力相當於南線的國民黨軍整編師。從戰鬥力和裝備說，除了韓浚的73軍是王耀武的基本部隊，稍強一些，其餘兩個軍都屬一般。韓浚與李仙洲同為黃埔一期生，但畢業後就再沒共過事。 12軍軍長霍守義、整編46師師長韓練成則根本不認識。李仙洲說：“在國民黨的軍隊中，首先講歷史的關係及個人感情，已養成一種習慣。”這些生疏的部隊，他是指揮不動的，只能聽王耀武遙控。
按照預定計劃，12軍應該走在最前面。王耀武命令12軍軍長霍守義進占萊蕪縣城，掩護南下部隊的集中，並偵察情況隨時報告。但霍守義老奸巨猾，不肯拿自己的部隊去冒險。 2月15日，12軍到達吐絲口鎮以南、萊蕪城以北的孝義集，就不敢再向前進。
此時萊蕪已是一座空城，連老百姓都隱蔽起來。霍守義偵察確實後，才派人進占萊蕪，並向王耀武報功。
李仙洲對霍守義行動遲緩十分不滿，向王耀武告狀。王耀武也認為霍守義不得力，16日下令駐博山的73軍與12軍對調，將12軍的新36師留在吐絲口。新36師是王耀武剛組建起來撥給12軍的，不是霍守義的基本部隊，所以霍也沒有意見，動作迅速地撤至博山。
73軍軍長韓浚與李仙洲的司令部一起南下。這次是韓練成的46軍走在前面，16日由博山出發，當天到達顏莊。沿途所見村莊是堅壁清野，人煙罕見，沒發現解放軍的部隊。於是46軍又前進到新泰，在縣城安營扎寨，構築工事。 73軍則沿著46軍行進的路線，於18日到達顏莊。
國民黨大軍五六萬人，在丘陵間的狹窄公路上緩慢行動，每天的給養就要200噸，需要幾百輛卡車輸送。 12軍在後邊擔負保障，隊伍拉得老長。
2月19日這天，蔣介石在南京“軍官訓練團”作《剿匪戰役之檢討與我軍今後之改進》的演說時宣稱：“現在關內的匪軍約可分為五部……此五部中，就我的觀察，以陳毅一部最為頑強，訓練最精，詭計最多，肅清最為困難。但自國軍收復蘇北攻克臨沂以後，陳毅已失其老巢，就再不能發生過去一樣大的作用了。”
蔣介石、陳誠、王耀武等人的愚蠢無疑幫了陳毅、粟裕的大忙，使華野主力能夠從容地完成對李仙洲集團兩個軍的戰役合圍。
直到這時，王耀武、李仙洲才判明了華野的真實動向。王耀武判斷共軍有集中兵力先消滅73軍、再消滅46軍的企圖，乃採取緊急措施，命令已經到達顏莊的46軍火速撤回萊蕪，與73軍合力固守。同時命令73軍的77師經博山南下歸還建制。這樣可以避免兵力分散，被各個擊破。
46軍軍長韓練成當晚就指揮部隊縮回萊蕪，李仙洲向兩位韓軍長部署防守任務。
粟裕獲悉敵情變化後，馬上調整部署，命令一縱進攻萊蕪李仙洲總部及73軍，四縱進攻顏莊的46軍，六縱進攻口鎮的新36師，八縱主力和九縱一部在博山以南的和莊設伏消滅77師，十縱攻占錦陽關，切斷國民黨軍的退路。戰鬥定於20日15時發起。
20日拂曉，八縱、九縱分別進入和莊地區隱蔽，而77師也同時由博山南下，中午到達和莊。根據這一情況，我軍必須提前發起戰鬥，否則敵軍將越出我軍包圍圈，接近口鎮。
13時，我軍提前兩小時發起攻擊，接近敵人，九縱25師沖在前面，殲敵兩個連。由於出擊距離較遠，山地行動不便，未能在公路上將敵分割殲滅。敵軍迅速收縮到和莊、不動兩個村莊內，集結固守。
黃昏時，八縱、九縱25師搶占和莊、不動周圍制高點，向敵人發起進攻。九縱用連續爆破突入村內，與敵軍展開巷戰。李仙洲接到77師的告急，命令韓浚派吐絲口鎮的一個團去增援。
韓浚認為黑夜不便行動，相信77師能堅持到天亮。然而在我軍的猛攻下，到21日拂曉，77師大部被我軍殲滅。師長田君健率領殘部向博山方向突圍，在青石關被九縱26師和魯中警備5團包圍，田被擊斃。
和莊戰鬥殲滅了77師，為萊蕪戰役的勝利開了一個好頭。
20日黃昏，葉飛命令一縱1師、3師分別向萊蕪城西、城北國民黨軍外圍陣地發起攻擊。
此時，華野第八縱隊和第九縱隊在博山以南地區伏擊，殲滅了南下增援萊蕪的敵人一個師，第十縱隊和獨立師攻占了錦陽關，切斷了敵人退路，第四縱隊、第七縱隊火速趕到了指定地域，第二縱隊也從臨沂前線日夜兼程北上。攻擊萊蕪城的戰鬥，由一縱獨立承擔。
當天夜裡，一縱3師7團猛攻萊蕪城西的小曹村。經5次爆破，3次突擊，佔領部分陣地。
敵73軍193師頑強抵抗，一夜反复爭奪，戰鬥十分激烈。用李仙洲的話說：“雙方殺了個七進八出。”韓浚命令73軍集中炮火轟擊城西我軍，並在21日晨派部隊出城增援。
果然，敵人對第一縱隊3個師的陣地，都拼命爭奪，特別是第1師佔領的萊蕪城北的小窪和400高地，是敵人突圍的主要口子，戰鬥十分激烈，我部隊以一當十，在小窪陣地上展開了白刃格鬥，打得極為英勇頑強，使敵人未能得逞，我陣地巋然不動。
第一縱隊在連續三晝夜激戰中，緊緊包圍了萊蕪之敵，為兄弟縱隊調整部署、最後共同殲滅李仙洲集團贏得了時間。
粟裕副司令員後來在作“萊蕪戰役初步總結”報告時，對第一縱隊作瞭如下評價：“在多縱隊的配合上，第一縱隊在整個戰役中起了決定作用，應算第一功。”
在一縱進攻萊蕪，牽制李仙洲集團時，王必成指揮六縱進攻吐絲口鎮的戰鬥正在激烈進行。
口鎮處於明水、博山通向萊蕪公路的交叉點，面積比萊蕪城還大些。李仙洲集團的後方基地設在這裡，儲存了上百噸彈藥和數十萬斤糧食。拿下口鎮，就切斷了李仙洲集團的退路和濟南方向的增援。
駐守口鎮附近之敵第12軍新編第36師，原系偽軍，長期擔任守備任務。被國民黨整編後，更新了裝備，糧彈充足，又吸收了一批極端反動的還鄉團，比較頑固狡猾。
王必成決定以第16師和第18師兩個團，採取偷襲和強攻相結合的手段，堅決攻占口鎮。以第17師並指揮警4團，插入口鎮以北，主力警戒青石橋之敵，一部配合第16師、第18師攻殲口鎮之敵。
2月20日，夜幕降臨之後，擔任主攻的第16師，隱蔽地進入了口鎮西南的攻擊出發陣地。
20時許，北風凜冽，寒氣襲人，四野一片漆黑。第48團突擊連在嚮導帶領下，由田家莊出發，沿著一條深約2米的水溝向口鎮秘密運動。
在逼近外境時，被敵哨兵發覺，說時遲，那時快，敵喊叫口令聲未落，即被我猛衝上去的戰士擊斃倒地，部隊便一擁而上，搭人梯搶占了圩牆，不到10分鐘突擊連就控制了數十米長的突破口。
守敵被這突如其來的襲擊搞得暈頭轉向，不知所措，紛紛向後退縮。 40分鐘後，我第48團全部突入，並乘勝擴張戰果。守敵拼命頑抗，並以約一個連的兵力在密集炮火支援下向我反撲。第48團先以猛烈炮火打擊敵人，接著步兵勇猛出擊，將敵一個連全部殲滅，俘虜十餘人，鞏固了既得陣地，與此同時，第47團採用迂迴戰術，以一部兵力監視當面敵人，主力由西南方向突入圩牆，打通了與第48團的聯繫，兩個團並肩突擊，幾個小時後，第16師便控制了口鎮街區的大半，取得了初戰的勝利。
第18師則因後續部隊延誤了時間，遲至23時才開始攻擊，且當夜攻擊受阻，沒有得手。
拂曉，敵砲兵和飛機對我軍進行瘋狂的火力襲擊和轟炸掃射，妄圖將我攻擊部隊毀滅在陣地上。
王必成認為陣地上的部隊太多，容易遭受敵火殺傷，遂令第16師暫停攻擊，留一部分兵力控制已佔陣地，將主力撤出，整頓戰鬥組織，準備再戰。
為了查清敵情，王必成帶領幾個參謀到口鎮與部隊指揮員一起研究了地形和敵情，並作了具體的戰鬥部署。
敵人的主陣地為環繞口鎮的石砌圍牆，高約3米，長達數公里，並築有工事。圍牆之外是深達2米、寬約3米築有暗堡的外壕，外壕外側還設置一道鹿砦。鎮內多系石牆瓦頂房屋，大小街巷均構築了街壘和暗堡。敵師指揮所設在鎮東北角核心陣地內的高等師範學堂（即關帝廟）。這裡有密集的地堡群，以地道相連接。這證明敵人準備在此固守頑抗。
將敵情搞清楚之後，王必成和縱隊幾位領導同志一起作了分析研究。大家都認為，對付這種有多層堅固防禦工事的敵人，必須輪番使用兵力，在巷戰中大膽實施穿插分割，運用靈活的戰術，組織連續突擊，不給敵人以片刻喘息的機會，一鼓作氣將敵人殲滅。於是，決心集中第16師、18師共6個團的兵力於當夜殲滅口鎮之敵。
2月21日16時，第18師第53團由南門第16師部隊的突破口進入，沿南野堵向東門攻擊前進，將第52團迎入，經過5個鐘頭的激戰，至夜21時攻占了小東門。
此時，第16師3個團由西向東並肩突擊。敵人憑藉既設陣地，拼死抵抗。我攻擊部隊與敵逐屋、逐街爭奪，我佔領房頂，敵人即在房內向房頂打槍；我在牆上挖洞前進，敵人即以密集火力封鎖，並以燃燒彈焚燒房屋，不讓我部隊有掩身之地。
我指戰員們冒著熊熊烈火，前仆後繼，英勇拼殺，先後攻占了小東門至北門以西的全部街區，控制了口鎮全部街區的三分之二，將敵人壓縮到東北一隅。
21日白天，駐青石橋的敵軍出動，增援口鎮，吸引我軍分散兵力。六縱17師在阻擊的同時，堅決反擊，激戰一天，迫使敵軍縮回青石橋。
敵第46師縮進萊蕪城。華東野戰軍指揮部立即將第一、二、七縱隊和第四、八縱隊分別組成東西兩個突擊兵團，如敵固守萊蕪，則從東、西兩面實施強攻；如敵向北突圍，則以第六縱隊一部位於吐絲口以南堅決堵擊，而以東、西兩突擊兵團合擊突圍之敵於萊蕪、吐絲口之間地區。
李仙洲率兩個軍縮集於小小萊蕪城，滿城是兵，軍心動盪，李仙洲束手無策。
王耀武認為固守萊蕪極為不利，守萊蕪的部隊與其在萊蕪被殲滅，不如經吐絲口鎮撤至明水及其以南地區，東可以支援淄博礦區，西可以保衛濟南，又可以解吐絲口鎮之圍。
王耀武下了北撤的決心後，命令李仙洲妥為研究經吐絲口鎮北撤明水及其以南的部署，同時派綏區副參謀長羅幸理攜帶王耀武的信到南京向蔣介石報告情況與撤退的決定。
蔣介石看了王耀武給他的信以後，沉思半晌，對羅幸理說：“敵前撤退不利，既已下令北撤，應特別注意後尾及兩側的安全。”
蔣介石說完以後，帶著不安的情緒匆忙地給王耀武寫了一封信。信的大意是：
“羅副參謀長帶來內情已收閱。敵前撤退如部署不周密，掌握不確實，就會受挫折。應作周密的部署，並派強有力的部隊擔任後尾及側尾的掩護。固守吐絲口鎮新編26師必須堅守原陣地，以作北撤部隊的依托。我當嚴令王叔銘指揮空軍集中力量轟炸掃射，竭力掩護部隊轉移。並祈上帝保佑北撤部隊的安全和勝利。”
21晚，李仙洲接到王耀武的電令：著即將在萊蕪的部隊全部撤至明水及其以南地區集結待命。
李仙洲立即召集第73軍軍長韓浚、整編第46師師長韓練成、前方指揮所少將高級參謀王為霖、第2綏靖區司令部第二處少將處長陶富業商討在當時的情況下，是否遵令撤退，如果決心撤退，如何撤法；如果決心不撤，應如何重新調整部署，糧食、彈藥如何補充。
李仙洲當時是主張不撤退的，認為在解放軍的重重包圍之下，突圍撤退，是很不利的。如果在臨沂附近的解放軍北來，而在臨沂附近的國民黨的軍隊必跟踪北來，仍可收到內外夾擊之效。
但是其餘人員都主張遵照命令即行撤退，尤其是王為霖竭力主張即刻撤退，並說這是責任問題，如果不撤退，勝利了沒有功，如果失敗了責任擔不起。大家同意他這種主張，況且彈藥糧食供應不易。
李仙洲只好無奈地說：“既是大家都主張遵令撤退我也不反對。那麼就研究什麼時候撤退及如何撤退。我認為既是決心撤退，宜快不宜遲，應立即開始行動。”
但韓浚主張22日早上開始，韓練成則堅決主張要到23日早開始，需要有一天的準備時間。
大家同意了韓練成的意見，又研究撤退的部署決定如下：按現在各部隊的位置，分為兩路：以第73軍為左路，整編第46師為右路，前方指揮所隨整編第46師行動。第73軍的主力沿周家店、吐絲口鎮通明水的大道前進，並派有力的部隊為左側衛，沿行進道路的左側高地前進，行進時對左側特別注意搜索警戒；在萊蕪城北高地之一個團，擔任本隊的後衛，待主力通過吐絲口鎮後，再沿該軍主力行進路線跟進，該軍到達明水及其以南膠濟鐵路南北地區集結待命。整編第46師的主力在第73軍右邊另一條路經孝義集到達吐絲口鎮後，在第73軍後跟進，至膠濟鐵路以南吐絲口鎮以北地區集結待命。並派有力之一部（至少一個團）為右側衛，沿該師主力行進路的右側高地前進，對右側特別注意搜索警戒。前方指揮所到達明水車站時，乘火車回濟南第2綏靖區司令部。
由萊蕪向北撤的國民黨部隊於23日上午8時行至萊蕪、吐絲口鎮中間地區時，華東野戰軍從左右兩側山地里以排山倒海之勢，向73軍及整編46師猛烈攻擊。
蔣介石不斷來電詢問戰況，並嚴令空軍副總司令王叔銘指揮空軍集中力量向來攻的解放軍猛烈轟炸掃射，盡全力掩護北撤部隊撤至指定地點。於是王叔銘調動了幾十架戰鬥機和轟炸機，並親自駕著飛機至戰場上空指揮空軍輪流轟炸掃射。
華東野戰軍的高射機槍也不斷地向飛機射擊，地面更是酣戰不已，炮火連天，戰鬥極為激烈。
華野先將73軍及整編46師所派出兩側的掩護部隊擊潰，攻占兩側山地，然後居高臨下，繼續向73軍、整編46師猛攻。華野雖不斷受到飛機的轟炸掃射，但為了捕捉戰機，毫無畏懼，攻勢越來越猛。
王耀武因戰況萬分緊急，要求王叔銘再增加飛機前來助戰，片刻不停地向解放軍轟炸，並且對他說：“只有這樣才能將北撤部隊救出一部分，否則要被全部殲滅。”
王叔銘回答說：“我指揮著飛機轟炸，一直沒有中斷，可是敵人不怕死，阻止不住他們前進，我有什麼辦法。”
戰至11時許，73軍及整編46師被迫後退，縮成一團，混亂不堪。與中共早有秘密聯繫的韓練成在華東軍區聯絡部門人員安排下，離開指揮位置，進一步增加了敵軍內部混亂。
這時國民黨的官兵處處聽到解放軍發出的“優待俘虜、繳槍不殺”的喊話，軍心已散，至午後2時許全部被殲。
防守吐絲口鎮的新36師師長曹振鋒，見解放軍正在集中力量圍殲由萊蕪向北撤退的主力部隊，放鬆了對新36師的攻擊，以為這是他逃命的好機會，就放棄支援北撤部隊的責任，於23日下午1時許率領該師殘餘，放棄吐絲口鎮向淄博逃竄，後又逃回濟南。
萊蕪戰役計殲滅國民黨軍1個軍、1個整編師、1個新編師，共約6萬多人。將級軍官除整編46師師長韓練成、新編36師師長曹振鋒兩人逃脫外，其餘的不是被擊斃，就是被活捉。副司令官李仙洲受傷後被活捉，在前方指揮所工作的第2綏靖區司令部第二處的處長陶富業、73軍軍長韓浚、副軍長李琰、15師師長楊明被活捉。 193師師長肖重光、15師副師長徐亞雄受傷後被活捉。 77師師長田君健自斃。整編46師副師長陳炯，副師長兼整編旅長海競強、整編旅旅長甘成城、整編旅代旅長巢威均被活捉。
國民黨軍在萊蕪戰役中被殲滅了6萬多人，這一慘敗震動了南京，嚇慌了蔣介石。
2月23日下午2時許，王叔銘將自駕的飛機降落到濟南機場後，立即用電話向蔣介石報告說：“我駕機在萊蕪、吐絲口鎮一帶上空偵察，親見地面上已無戰鬥，看樣子我軍已被全殲了。”
“啊？你看清楚了嗎？”蔣介石帶著驚慌的口氣問王叔銘。
“我對地面上業已詳細偵察，確未見地面上有戰鬥。”王叔銘回答。
“你再派飛機去看看還有什麼情形。”蔣介石還是不相信。
蔣介石怕解放軍在萊蕪將李仙洲所指揮的部隊消滅後，會乘勝進攻濟南，而濟南兵力單薄，如一旦被解放軍攻占，將使他的戰略部署更陷於不利的處境。因此，他就決定派軍務局局長俞濟時和參謀次長劉斐飛赴濟南，以“振作”防守濟南的軍心，並親自指示濟南的防務部署。
23日萊蕪戰役結束後，王耀武因濟南兵力單薄，正在忙著調動部隊部署濟南的防務，忽然接到濟南飛機場空軍基地司令部的電話說，今日午後南京有重要的人來機場同他談話，來人不進市區，請他到機場來等候。
王耀武感到有點納悶，問什麼人來，但對方不肯說明。王耀武以為可能是南京國防部派高級人員來指導濟南的防務部署，到了機場空軍基地司令部才知道是蔣介石親來濟南。
等了一會，蔣介石所乘的專機在濟南飛機場降落後，蔣介石站在飛機門口向前看了看，就下了飛機。
蔣介石往日見到王耀武，都是帶點笑容，這回可不同了。蔣介石板著面孔，一言不發，一面走著，一面盯了他幾眼，就坐汽車到空軍基地司令部去了。
蔣介石一走進給他預備好的房間，尚未坐定，就急著向王耀武問情況。王耀武回答道：
“敵人將我在萊蕪的部隊殲滅後，正在清掃戰場。如敵軍只留一部分清掃戰場，而以主力經西營（濟南東約40公里）向濟南前進，比12軍由周村、淄博一帶來濟南還近50公里；但西營尚未發現敵人的正規部隊，濟南西、北兩面的40公里內沒有敵人的大部隊活動。”在萊蕪的部隊被殲滅後，為了集中兵力加強濟南的防務，已令12軍及綏區特務旅放棄周村、張店、淄博等地。特務旅（3個團）已乘火車開回濟南，12軍（缺新編36師）正沿膠濟路以北經龍山鎮向濟南急進中。
“濟南現在只有綏區直屬部隊和96軍陳金城部。這些部隊的戰鬥力都不強。濟南周圍既設陣地約有20公里長，本來計劃是用3個軍以上的兵力來守的，以濟南的現有部隊來說，實感單薄應縮短陣地，重點配備。”
聽完王耀武的報告，蔣介石說：“濟南是戰略要地，必須固守，東、南兩面地形複雜，易於接近，防禦重點應放在東、南方面，並確保千佛山。為了使陣地與兵力相適合，須縮短陣地，重點部署。應催12軍迅速集中濟南。對於民眾組訓必須加強，以增作戰力量。”
劉斐接著說：“當初派兵進駐萊蕪，我是不贊成的。部隊既已進萊蕪並被包圍，就不應該撤退；現已失敗，只有當作經驗教訓。”他又說：“馬上來攻濟南的可能性不大，但為濟南的安全，妥為配備也是必要的。陣地縮小，重點放在東南面，在重點的地方必須縱深配備。”
23日晚，蔣介石把王耀武叫到另一間屋裡，暴跳如雷，瞪著眼睛狠狠罵了他一頓。他說：
“你們只是在萊蕪這個戰役裡就損失了兩個軍零一個師，損失了這樣多的輕重武器，增加了敵人力量，這仗以後就更不好打了。這樣的失敗真是恥辱。萊蕪既已被圍，你為什麼又要撤退？遭到這樣大的損失，你是不能辭其咎的，這次你選派的將領也不適當，李仙洲的指揮能力差，你不知道嗎？撤退時他連後衛也不派，這是什麼部署？你為什麼派他去指揮？如派個能力好的去指揮，還不致失敗。李仙洲已被敵人捉去，你們要知道，高級人員被捉去，早晚會被共產黨殺掉的。濟南無論在軍事、政治、地理上都是很重要的，如出意外，你要負責。”
當天夜裡，蔣介石在濟南飛機場空軍基地司令部一間房子裡，提心吊膽地過了一宿。他老是怕濟南發生事故，使他遭到不測。他一再叮囑俞濟時注意情況和飛機場的警戒。
於是俞濟時派人守著蔣介石的專機，加強了機場裡的警戒，夜裡又兩次向王耀武問情況，表現出非常恐慌緊張的樣子。
第二天上午7時許，王耀武帶著第2綏靖區副司令官兼青島警備司令丁治磐到蔣介石那裡去。蔣介石滿臉青灰色，好像一夜沒睡好的樣子。他先問王耀武：
“12軍到了什麼地方？”
“12軍的主力還沒有到龍山。”
蔣介石又板著臉發了一頓脾氣，喋喋不休地罵李仙洲無用，在萊蕪葬送了這麼多部隊，太不像話，又說他今天上午回南京。
上午9時，蔣介石在空軍基地司令部召集國民黨駐濟南的黨、政、軍及省參議會的負責人員200多人訓話，進行“打氣”。他嘴硬心怯、言不由衷地說了一套自欺欺人的謊話以後，就於上午10時許垂頭喪氣地飛回南京去了。