蒋介石为了“起死回生”，起用日本战犯冈村宁次为顾问，提出了“并进不如重叠，分进不如合进，以三四个师重叠交互前进”的指导方针，重新编组进攻兵团。他将进攻主力9个整编师共25个旅调集在莱芜至蒙阴不及50公里的正面上，摆成方阵，从6月25日起再次向鲁中山区发动进攻。26日午后，国民党军飞机把悦庄、南麻一带炸成一片火海。
鉴于国民党军兵力集中，一时难以做到“集中优势兵力，各个歼灭敌人”，陈、粟、谭于6月28日商定了分兵出击敌后以创造战机的方针，当天即报呈中央军委：
根据敌六个整编师采取靠拢在不及百里之正面，向我沂鲁山区进犯的情况，我以一个纵队攻占费县后，向西威胁泗水敌主要补给基地，以四个师扫除临（沂）蒙（阴）之少数敌人后即控制该线，其余主力仍集结于沂水西南与东里店之线及其南北地区。估计刘邓南下前，我一部西进，可能引起变化，创造出击机会。
6月29日，焦急等待中央军委回电的陈、粟、谭，继续商讨并完善分兵出击敌后以创造战机问题，并形成实际部署如下：命令华野参谋长陈士榘和华野政治部主任唐亮率第三、第八、第十纵队转赴莱芜、泰安、大汶口之线，执行歼击敌第八十五军或第十二军之任务；命令第四纵队司令员陶勇率本纵队由临（沂）蒙（阴）线西进歼冯治安部之一个团，尔后或向西北或向西或向南，视情况决定。当晚，以上各部都已行动。
28日的电报呈上后，陈、粟、谭担心一直反复强调“不性急，不分兵”的毛泽东会提出批评。30日，他们收到了中央军委于29日12时发来的一份电报，出乎意料，主旨是“应取分路出击敌远后方之方针”：
蒋军毫无出路，被迫采取胡宗南在陕北之战术，集中六个师于不及百里之正面向我前进。此种战术除避免歼灭及骚扰居民外，毫无作用，而其缺点则是两翼及后路异常空虚，给我以放手歼击之机会。你们应以两个至三个纵队出鲁南，先攻费县，再攻邹(县)、滕(县)、临(城)、枣(庄)，纵横进击，完全机动，每次以歼敌一个旅为目的。以歼敌为主，不以断其接济为主，临（沂）蒙（阴）段无须控制，空费兵力。此外，你们还要准备于适当时机，以两个纵队经吐丝口攻占泰安，扫荡泰安以西、以南各地，亦以往来机动歼敌有生力量为目的，正面留四个纵队监视该敌，使外出两路易于得手。以上方针是因敌正面既然绝对集中兵力，我军便不应再继续采取集中兵力方针，而应改取分路出击其远后方之方针。其外出两路之兵力，或以两个纵队出鲁南，以三个纵队出鲁西亦可。
相比毛泽东的分兵主张，陈、粟、谭所拟只能算是“近距离分兵”
中央军委电报显示，毛泽东认可了分兵提议，并且主张大分兵。
兵力规模上：陈、粟、谭28日电报讲一个纵队加四个师（相当于两个纵队）分兵两路出击，实际部署分兵出击的是四个纵队，但毛泽东主张要有五个纵队分兵两路出击。
出击距离上：鲁西方向，陈、粟、谭主张（从东到西）是莱芜、泰安、大汶口之线，毛泽东主张要“扫荡泰安以西、以南各地”，西进的距离明显大于陈、粟、谭所拟距离；鲁南方向，陈、粟、谭原拟是控制临蒙线，并西进歼冯治安部之一个团，毛泽东却认为“临蒙段无须控制，空费兵力”，指示：先攻费县，再攻邹县、滕县、临城（今薛城）、枣庄，“纵横进击，完全机动，每次以歼敌一个旅为目的”。查看山东地图就会发现，作战距离向南延伸许多；“每次以歼敌一个旅为目的”，作战企图也很大。相比陈、粟、谭所拟的分兵和实际分兵部署，毛泽东的分兵主张是“远距离分兵”，陈、粟、谭所拟的只能算是“近距离分兵”。
当时，由于敌情严重，陈、粟、谭已经部署分兵，就未再根据当面情况研究并制订一个新的方案上报中央军委，而是于30日就按照中央军委的意见执行并上报：（一）由叶飞、陶勇率第一和第四纵队越过临蒙公路向鲁南挺进。（二）由陈士榘、唐亮率第三、第八和第十纵队向鲁西的泰安、大汶口方向挺进。（三）正面部队第二、第六、第七、第九纵队和特种兵纵队集结沂水、悦庄公路两侧，各以少部兵力与东犯之敌接触，主力待机出击。上述作战部署于7月1日开始执行。这就是华东野战军战史上著名的“七月分兵”。
当6月30日华东野战军三路分兵之时，刘邓大军依据中央军委总的战略计划，强渡黄河，对鲁西南展开猛烈进攻，连续歼敌获胜。
7月2日，毛泽东复电华野陈、粟、谭等领导人：“布置甚好。……陈士榘所部似以越过莱芜直打泰安及其南北之线为宜。得手后收复肥城、东阿、平阴、宁阳、汶上、济宁，与刘邓直接联系。……我军必须在七天或十天内，以神速动作攻取泰安南北及其西方、西南方地区，打开与刘邓会师之道路，如动作过缓，则来不及。”
陈、粟、谭接电后，指示各部迅猛出击。很快，叶、陶两个纵队攻占费县、峄县、枣庄，陈、唐三个纵队攻占津浦路大汶口至万德段，威胁敌人的后方基地兖州和徐州。蒋介石集团急忙调整部署，抽调已进入鲁中山区的邱清泉第五军等七个整编师（军）分路西援，留下胡琏的整编第十一师等四个整编师在鲁中山区固守要点。鲁中山区的大量敌军调走了，仅留下整编第十一、第六十四、第二十五、第九师等四个整编师。国民党军企图以“重点进攻”战略在鲁中山区击破华东野战军主力的计划遂告破产，一个极为有利的形势在华野面前展现出来。
可以这样说，分兵初期战果是理想的。但是，对于战局的这一变化，华野领导人作出了不符合实际的判断，把整个局势的可以乐观与当面情况的仍然严重混淆起来，认为敌人对山东的重点进攻已被粉碎，留在鲁中山区之敌军势必相继西撤。因此，在作战部署上也着重于截断敌人退路。后来发现国民党军并未撤退，再调整部署，转移兵力攻击敌人，又为大雨阻隔于沂河、弥河两岸。而国民党军则利用控制桥梁和渡口的有利条件，集结兵力于南麻、临朐两地……由于对当面敌情的严重性估计不足，对分兵以后出现的许多新变化也估计不足，为了配合刘邓大军作战，急于打像过去那样的大胜仗，因而发生轻敌急躁情绪，导致作战指导上的失误。其结果，正如后来陈毅所说：“因雨季没有打好仗。打敌十一师（7月17日至21日在南麻），五天五夜只消灭一个团，（7月24日至30日）在临朐五天五夜只消灭两个营，打费县消灭一个旅，打泰安敌人逃跑了。7月打八仗只有三仗打好。”在这没有打好的五仗里，让华野参战官兵引为奇耻大辱的，就是由陈、粟、谭指挥的南麻、临朐战役。
