粟裕主持召開了作戰會議，決定以第一、四、六、八、九共五個縱隊擔負圍殲任務，以第二、三、七、十共四個縱隊擔負阻援任務，然後周密地規定了各縱隊的任務和動作，要求特種兵縱隊集結待命。
陳毅強調說，集中優勢兵力，先打分散孤立之敵，是毛主席一貫的軍事思想。
在敵人強大兵團展開進攻時，通常是打擊敵人側翼有利。
但是當敵人連續遭到這種打擊而防範嚴密、特别謹慎，同時中央之敵卻比較疏忽大意、轉進冒尖，而我軍又在其附近隐蔽集結了相當兵力的情況下，采取一面抗住援敵，一面集中優勢兵力猛攻中央之敵的戰術，同樣可以達到赢得戰役的目的。
這次圍殲敵七十四師，就是這種打法，叫作“從百萬軍中取上将首級”。
會議決定，戰役從5月13日黃昏發起。
就在此時，部隊接連收到中央軍委兩份電報。
電報中指出：敵人已進犯，可選擇好打的，殲滅其一兩個軍，“究打何路最好，由你們當機決策，立付施行，我們不遙控”。
13日，華野發電報向中央報告了圍殲敵七十四師的決心和計劃：“第一，七十四師11日開始向坦埠進攻，八十三師在青蛇寺以北跟進，二十五師在蒙陰東南為其左翼部隊，桂頑則在臨沂東北湯頭、葛溝。
第二，我們今晚集結一、四、八、九縱隊向七十四師出擊，于明晨完成包圍。
戰鬥需兩三天，待殲滅七十四師後再視機擴大戰果。
” 殲滅敵七十四師的決定被傳達下去，使得軍心振奮。
曾經在華野部隊流行過的順口溜被改成了：“陳司令的電報啪啪啪，咱們的飛毛腿嚓嚓嚓！”
張靈甫命歸黃泉
國民黨軍重兵雲集在孟良崮地區。5月12日早晨，天蒙蒙亮，進攻坦埠的國民黨軍第一兵團在湯恩伯指揮下繼續發動攻勢。
七十四師想搶頭功，沖得最快，他們甩開兩翼掩護部隊，由垛莊經孟良崮西麓，向坦埠以南位于楊家寨、孤山一帶的華東野戰軍第九縱隊許世友部展開了猛烈進攻。
國民黨軍第二十五師、第六十五師在左翼猛烈攻擊，第八十三師、第七軍和第四十八師在右翼向坦埠推進。
面對強敵，陳、粟、譚三位首長決定由九個縱隊打七十四師，其中以五個縱隊，即第一、第四、第六、第八、第九縱隊擔負突擊任務；以第二、第三、第七、第十共四個縱隊擔負阻援任務。
陳毅、粟裕還給每個縱隊下達了具體作戰任務。
第一、第八縱隊從敵整編第七十四師的左右兩翼迂回穿插，搶占蘆山，并會同由魯南兼程北上的第六縱隊斷敵後路，封閉合圍口；第四、第九縱隊正面出擊。
五個縱隊協同圍殲該敵。
具體任務區分為：第一縱隊（附獨立師）以一個師攻占蒙陰以東的曹莊，阻擊敵第六十五師，主力從敵第七十四師與第二十五師的接合部揳入，割斷該兩師的聯系，阻擊敵第二十五師，并協同友鄰第六、第八縱隊攻占垛莊、蘆山，斷敵第七十四師退路，從左側後攻殲該敵；第八縱隊從敵第七十四師與第八十三師的接合部揳入，割斷該兩師的聯系，以主力一部阻擊第八十三師，主力迅速攻占萬泉山、蘆山，與一縱隊溝通聯系，協同友鄰從右側後攻殲敵第七十四師；第四縱隊首先控制北樓以北山地，阻擊敵繼續向坦埠進攻，而後搶占孟良崮，協同友鄰向蘆山突擊，從正面攻殲第七十四師；第九縱隊首先控制坦埠及以南山地，堅決抗擊第七十四師，而後攻占雕窩，協同友鄰向蘆山突擊，從正面攻殲第七十四師；隐伏在魯南敵後的第六縱隊，取捷徑兼程北上，在第一縱隊協同下攻占垛莊，斷敵退路，而後協同友鄰攻殲第七十四師。
以第十縱隊鉗制萊蕪敵第五軍，阻其南援；第三縱隊進至新泰東南，阻擊新泰敵第十一師南援；第七縱隊配屬特縱榴炮團，阻擊河陽敵第七軍和第四十八師北援；第二縱隊進至界湖、張莊集地區，保障第八縱隊左翼安全，并策應第七縱隊作戰。
特縱主力集結待命。
魯南軍區地方武裝加強在臨沂及臨泰公路沿線的襲擾、破壞。
任務下達後，陳毅、粟裕要求各個縱隊層層動員，充分發揚民主，研究戰法，并再三叮囑：七十四師是強中強之敵，不可粗心大意，戰術上要高度重視，要研究戰法，不能麻痹輕敵，而且要作好打惡仗、打硬仗的思想準備！ 5月13日黃昏，孟良崮戰役拉開了帷幕。
華野各部冒着猛烈炮火，向敵七十四師發動攻勢。
四縱首先攻擊敵七十四師五十一旅據守的馬山、佛山、上高湖、南山、羅漢山等地，殲敵一部；九縱攻占馬牧池、隋家店，逼近孟良崮、蘆山地區；一縱在葉飛指揮下當夜占領曹莊川北地區，奪取了黃鬥山、堯山、大山場，切斷了敵七十四師退向垛莊的公路；八縱在王建安指揮下攻占桃長山、磊石山、鼻子山等要點，割裂了敵七十四師與八十三師的聯系；六縱在王必成指揮下經兩夜的急行軍由銅山到達距垛莊20公裡的觀目、白埠，于15日攻占垛莊。
激戰至15日拂曉，四縱、九縱到達唐家峪子、趙家城子一線，八縱占領萬泉山，一、三、八縱相互取得聯系。
這樣，華野部隊形成了對敵七十四師的合圍。
張靈甫察覺到自己已被華野圍在孟良崮地區，雖然吃了一驚，但并不怎麼慌張。
他一面命令部隊登上孟良崮山頂固守待援，一面口授電報，向蔣介石報告情況，并建議以七十四師吸引華野，待諸軍趕來合圍。
蔣介石接到張靈甫的電報，深感事态嚴重，心知一旦處理不好，七十四師就要被華野吃掉。
但他又覺得七十四師是美械裝備，戰鬥力很強，華野沒有能力吞掉七十四師，這也許正是國民黨軍同陳粟部隊決戰的好機會。
機不可失，時不再來，不能白白丢掉眼前的戰機！他便命令七十四師張靈甫堅守陣地、吸引共軍主力，又調動十個師之兵力增援七十四師，以圖裡應外合，中心開花，夾擊共軍，決戰一場。
電報發完後，蔣介石仍不放心。
他親自乘專機飛抵徐州，坐鎮督戰，怒氣騰騰地發出了“畏敵不前者殺！作戰不力者殺……”的“十殺令”。
在蔣介石、顧祝同的親自指揮下，國民黨軍十個整編師，從外圍對華東野戰軍形成了反包圍。
張靈甫雖身臨絕境，卻毫不慌張。
他自恃建制完備，武器精良，官會指揮，兵會打仗，依托山頭高地可以固守，要求空投彈藥、糧秣易如反掌。
即使戰局發展于己不利，有那麼多外圍援軍相救，擺脫險境也不困難。
5月15