僞保安十八旅被全殲，隻有據守城内碉堡的日軍米倉中隊拒不投降。
王團長當即下令組織爆破，随着一聲巨響，30餘名日軍被消滅于碉堡的廢墟中。
10月20日，為擴大我軍在津浦路沿線阻敵北進的陣地，陳毅司令員命令第八師一部乘勝對日僞孤立據點展開軍政攻勢。
在強大的軍政攻勢下，盤踞十羅鋪、羅河、兩下唐等鐵路據點的日僞軍相繼繳械投降。
至10月21日，第八師共殲僞軍2500餘人，俘日軍360餘人，繳獲大量日式武器，其中包括九二步兵炮2門，平射炮、迫擊炮4門，八八式小炮17門、輕重機槍40餘挺，第八師大大地改善了武器裝備。
我軍控制了鄒縣南北鐵路40餘公裡。
在第八師攻克鄒縣的同時，山東軍區三師、四師向據守泰安以南大汶口地區的日僞軍發動連續進攻，全殲守敵，控制大汶口南北鐵路10餘公裡。
10月下旬，時任新四軍淮南軍區司令員的羅炳輝在組織部隊對日軍進行徹底大反攻中接到命令，他被任命為津浦前線野戰軍第二縱隊司令員。
接此通知後，他一刻也沒有停留，迅速地将淮南的工作向新任命的淮南軍區司令員周駿鳴、區黨委書記兼政治委員肖望東做了交代，然後同新四軍第四師九旅會合，和縱隊副司令員韋國清等人一起進行第二縱隊的編組。
然後，新編成的津浦前線野戰軍第二縱隊便從炮車車站兩側越過隴海路封鎖線，到達山東滕縣東北的龍陽店集結。
這時，蔣介石調集的軍隊，除已空運、海運至東北與華北的部隊外，其餘部分正沿津浦、平漢鐵路北進。
陳大慶的第十九集團軍所屬九十七軍、騎兵八師抵臨城。
吳化文率其第五路軍總司令部及第一軍等部，已由徐州進至山東滕縣。
陳毅司令員獲悉吳化文部從滕縣北上時，立即決定在滕縣以北的界河地區伏擊敵人。
具體部署是：第八師在界河以西一線山上設伏，二縱九旅在界河以東一線山上設伏，五旅分布在九旅以南，三支部隊形成一個三角形伏擊圈。
待吳部進入設伏地域後，由五旅斷其退路，八師會同九旅攔腰出擊。
第四師和魯中警備第三旅在鄒縣以南、兩下店以北地區攔擊可能逃竄之敵。
第二縱隊到達集結地域後，陳毅司令員視察了五旅，羅炳輝陪同前往。
這是陳毅從1943年離開淮南盱眙縣黃花塘去延安後，第一次視察羅炳輝所指揮的部隊，也是他們分别兩年多來第一次見面。
在這之前，羅炳輝對伏擊現場進行了勘察，對團以上幹部開展了動員，反複強調要作好充分準備，一定要首戰告捷，以此作為獻給山東人民的見面禮。
他還号召部隊學習八路軍老大哥的優良傳統和作風。
指戰員們抓緊時間，苦練殺敵本領。
第五旅十三團邀請第八師二十二團派人傳授爆破技術，二十二團團長王吉文親自帶人登門傳授他們拿手的爆破技術，還送給十三團一百多公斤炸藥和一批雷管、導火索。
陳毅司令員在前線召開的連以上幹部動員大會上，再次為伏擊戰做了動員。
他雙手叉腰，對大家說：“同志們，我解放區軍民經過8年艱苦抗戰，曆盡千難萬險，終于赢得了抗日戰争的勝利！可是，抗戰的槍聲還沒有停止，躲在峨眉山上的蔣介石就指揮部隊下山來搶摘人民的勝利果實了。
在美國佬的支持下，蔣介石急調重兵沿津浦、平漢等鐵路北上，處心積慮地挑起全面内戰，妄圖控制華北，搶占東北，獨占勝利果實，對全國實行反動統治！”突然，他提高了嗓門，拉長了語氣問大家，“同志們，你們答應不答應？”
“堅決不答應！”全體幹部群情激昂地爆發出如雷般的吼聲。
接着，陳毅同志話鋒一轉，堅定地說：“這次作戰的特點很多。
首先，這是我山東八路軍與華中新四軍的首次合作，要打出水平，打出團結，打出人民軍隊的風格來。
其二，這次戰鬥是由過去分散的遊擊戰轉變成的大規模的運動戰，因此，在戰鬥中必須克服遊擊作風，嚴守戰場紀律，堅決執行命令，服從指揮，密切協同，主動配合。
我們要全力以赴打好這一仗，為魯南人民報仇雪恨！”
最後他拍拍自己的胸脯，風趣地說：“今天，我陳毅一不做，二不休，決心與大家同生死共戰鬥，打勝了開慶功會，打敗了開鬥争會，打死了開追悼會！同志們哪，我們隻能開慶功會！”
“堅決打勝仗，開好慶功會！”大家高聲地呼喊着，口号聲響徹雲霄。
11月2日，我軍突然截獲了吳化文部第二天開始行動的情報，各部隊便立即于當日進入各自的伏擊地域。
初冬之夜，寒氣襲人，戰士們忍寒挨凍地守候着。
11月3日上午8時，吳化文部果然開始行動了。
他們可能懼怕被殲滅，遂将主力部隊置于中間，前頭由到濟南集中投降的日軍一個大隊掩護，企圖在尚未投降的日軍掩護下，沿津浦鐵路以西的公路北進。
第五旅十三團團長宋文觀察到敵人出動後，立即向羅炳輝報告。
羅炳輝等人在前線正用望遠鏡觀察，也看到敵人正在北界河東北角的野地集合，黑壓壓的一大片，便要求十三團密切關注敵情變化，适時斷敵後路，關好“大門”。
下午1時許，敵後衛部隊離開北界河已有一公裡多。
宋文一面向指揮部報告，一面派該團第一營直插北界河，向盤踞在那裡的一連敵人開火。
敵人無法招架，退縮到南界河據點。
十三團很快占領了北界河，截斷了吳化文部南逃退路。
這時，八師、五旅、九旅放過開路日軍，從公路兩側迅速對吳化文部進行分割圍殲。
九旅二十六團沖到前圪村鐵路橋西側墳地一線時，遭到五裡鋪守敵的密集火力阻擊，形成對峙狀态。
後一營從三營北側迅速越過鐵路，直插張家莊，将敵割裂，并向南猛攻。
守敵頓時大亂，三營趁勢攻下五裡鋪。
八師一部則已攻占界河西北保安山。
五裡鋪地域之敵，一部分被我二十六團殲滅，一部分向七賢莊方向逃竄。
敵殘部向七賢莊方向逃跑，二十七團（欠二營）和九旅警衛營配合五旅将其殲于七賢莊、東八裡地域。
下午5時許，戰鬥勝利結束。
此次戰鬥，曆時4小時，吳化文部被打得暈頭轉向，有生力量被大部殲滅，其第一軍軍長于懷安等紛紛繳槍投降。
吳化文見勢不妙，丢下部隊，帶着親信衛士，在十幾名騎兵的掩護下，飛奔到日軍的隊伍裡。
這次大規模的伏擊戰，共殲敵4000餘人。
被俘的官兵身上，均佩着兩種肩章符号：一是日僞的白底藍邊紅字的“興亞愛華”，另一種是國民黨的白底藍字的“五路”——既是僞軍，又是“國軍”。
這是蔣介石搞蔣、敵、僞合流的有力罪證。
界河伏擊戰勝利後，11月4日，羅炳輝又指揮五旅十三團繼續圍攻南界河。
這裡有吳化文部第一軍的一個團據守，加上當地的頑固派約1300多人。
十三團因準備不足，第一次攻擊受挫。
羅炳輝為了加強攻堅火力，從五旅、九旅各調了2門山炮，歸十三團指揮。
那時山炮沒有瞄準鏡，炮手就将炮推到敵炮樓附近進行抵近射擊，随着一聲震耳的巨響，敵炮樓和圍牆被摧毀。
11月5日，山東軍區八師一部沿津浦路以西地區南下，進逼臨城。
11日夜，八師二十三團一營與五旅十三團緊密配合，進攻臨城附近的柏山要點。
攻擊部隊在火力掩護下進行多路突擊，守敵憑借碉堡工事頑抗，戰鬥形成對峙。
天近黎明，敵援兵将到，在無炸藥的緊急情況下，二十三團一營三連機槍