“汤恩伯一定会狂妄起来，激发起他非要抢个头功的兴趣！”陈毅接着说。
“这样做他就离自己的末日不远了。他进攻山东以来还未败过，这恰恰是他失败的成因了！”谭震林说。
果然，蒋介石、顾祝同对我华东野战军所采取的撤退行动，误认为是“共军伤亡惨重，无力再战，被迫向淄川、博山地区撤退”。
5月10日，蒋介石、顾祝同发出“跟踪追剿，进出于莒县、沂水、悦庄、淄博一线”的密令，国民党三大机动兵团，几十万大军，开始一窝蜂地向东、向北“追击”。其具体部署是：以整编第七十四师为主要突击力量，在两翼和后续强大兵团掩护下，对华东野战军实施中央突破并把中央突破的矛头直指华野指挥部所在地蚌埠，企图一举瘫痪华东野战军指挥中心，陷华东野战军于混乱之中而聚而歼之；或将华东野战军逼压至胶东一隅或赶过黄河，实现其控制山东战场的作战意图。
陈毅和粟裕认为，国民党军三大机动兵团所采取的追击行动，为我华东野战军带来了有利的战机，因为在此以前，敌军密集靠拢，行动谨慎，一打就缩，很难捕捉到分散敌人的战机。现在，敌军既已开始全线进攻，并以第七十四师实施中央突破，已进入我主力集结位置的正面。因此，我华东野战军应立即改变先打敌第七军和第四十八师的计划，迅速就近调集几个强有力的纵队，以“猛虎掏心”的办法，从敌战斗队形的中央楔入，切断敌第七十四师与其友邻的联系，并将其干净、彻底消灭。陈毅十分肯定地说：“我们就是要有从百万军中取上将首级的气概！”
野战军首长统一思想认识以后，由粟裕主持召开了作战会议，具体部署作战任务。粟裕明确到：以第一、第四、第六、第八、第九等五个纵队担任围歼敌第七十四师的主要任务，以第二、第三、第七、第十共四个纵队担任阻援任务，然后周密地规定了各纵队的任务和动作，特种兵纵队集结待命。
明确作战任务之后，陈毅又强调道：集中优势兵力，先打分散孤立之敌，是毛主席一贯的军事思想。在敌人强大兵团展开进攻时，通常是打击敌人侧翼有利，但是当敌人连续遭到这种打击而防范严密、特别谨慎，同时中央之敌却比较疏忽大意、转进冒尖，而我军又在其附近隐蔽集结了相当兵力的情况下，采取一面抗住援敌，一面集中优势兵力猛攻中央之敌的战术，同样可以达到战役目的。这次围歼敌第七十四师，就是这种打法，叫做“百万军中取上将首级”。我们华东野战军就是有这样的英雄气概！陈毅的讲话既是明确了战术战法，又是战前动员，真提气。
任务下达后，陈毅、粟裕要求各个纵队要层层动员，充分发扬民主，研究战法。并再三叮嘱：整编第七十四师是敌强中强，不能麻痹轻敌，不可粗心大意，战术上要高度重视，要研究战法，而且要做好打恶仗、打硬仗的思想准备。
13日黄昏，孟良崮战役拉开了帷幕。
华东野战军各部冒着猛烈炮火向敌第七十四师发起了攻击。第四纵队首先攻击第七十四师五十一旅据守的马山、佛山、上高湖、南山、罗汉山等地，歼敌一部；第九纵队攻占马牧池、隋家店，逼近孟良崮、芦山地区；第一纵队当夜占领曹庄川北地区，夺取了黄斗山、尧山、大山场，切断了第七十四师退向垛庄的公路；第八纵队迅速攻占了桃长山、磊石山、鼻子山等要点，割裂了第七十四师与第八十三师的联系；第六纵队经两夜急行军由铜山到达距垛庄20公里的观目、白埠，攻占了垛庄。激战至15日拂晓，第四、第九纵队到达唐家峪子、赵家城子一线，第八纵队占领万泉山。这样我华东野战军各部队就完成了对敌第七十四师的合围。
