面對國民黨軍進攻勢頭漸失之狀況，為了盡快以武力解決中共問題，速戰速決，在全面進攻已取得相當進展的情況下，蔣介石決定集中兵力，改行重點進攻方案。他認為，中共在關內有三個重要根據地，即以延安為政治根據地，以沂蒙山區為軍事根據地，以膠東為交通供應根據地。他強調：“最要注意的是分清主戰場與支戰場。我們在全國各剿匪區域中，應先劃定匪軍主力所在的區域為主戰場，集中我們部隊的力量，首先加以清剿，然后再及其余戰場。同時在這個主戰場中，又要先尋找匪軍兵力最強大的縱隊進攻，予以徹底的殲滅。”根據蔣介石的設想，國民黨軍的重點進攻目標為山東和陜北，前者是企圖捕捉并消滅中共軍事主力及摧毀其后方基地和補給通道，后者是企圖一舉摧毀中共首腦機關，使中共陷于群龍無首之境，從而便于國民黨各個擊破。在這兩個戰場中，蔣介石更注重山東戰場，因為“照現在的戰局來觀察，匪軍的主力集中在山東，同時山東地當沖要，交通便利，有海口運輸，我們如能消滅山東境內匪的主力，則其他戰場的匪部就容易肅清了。所以目前山東是匪我兩軍的主戰場，而其他皆是支戰場。在主戰場決戰的時期，其他支戰場惟有忍痛一時，縮小防區，集中兵力，以期固守。”(《先總統蔣公思想言論總集》卷二十二，114、117頁。) 國民黨軍重點進攻的基本計劃是：

1.西北第一戰區及徐州綏署同為本反擊作戰之主攻，分別于西安、徐州地區向北發起攻勢。（1） 第一戰區為西翼主攻，首先反擊延安，摧毀中共黨政軍神經中樞，動搖其軍心，瓦解其戰志，削弱其對外聲勢；然后蕩平陜北，東渡黃河，連系第二、第十二戰區，續向北平亙石門之線進擊，會合徐州綏署部隊，協同鄭州綏署，捕殲劉伯承部于晉、冀、豫、魯邊區地帶。（2） 徐州綏署為東翼主攻，首先摧毀沂蒙山區陳毅根據地，消滅陳毅主力，控領山東，截斷共軍來自東北之外援；爾后再北渡黃河，除以主力繼續進出天津及其以北地區外，另以一部左旋，于石門附近地區會合第一戰區部隊，協同鄭州綏署，捕殲劉伯承部，肅清關內共軍。

2.鄭州綏署應與華東、西北戰場切取連系，以有限攻勢拘束劉伯承部，并準備于后期作戰中協同友軍，圍殲共軍于晉、冀、豫、魯邊區。

3.第十一戰區（北平）確保冀境要點、要線，對當面聶榮臻部相機發起攻勢，策應主攻作戰。

4.第十二戰區（歸綏）及第二戰區（太原）準備協同第一戰區在晉、冀之作戰。

5.東北保安司令部暫采戰略持久，以待國軍主力移師關外后，隨同轉移攻勢，徹底殲滅共軍，規復東北。（《國民革命軍戰役史第五部——戡亂》第3冊，334—335頁。至今為止，國民黨方面并未發現所謂重點進攻的原始檔案資料，據時任主管作戰的國防部三廳廳長郭汝瑰的回憶，“蔣介石本人在戰略上就根本還未著眼到重點進攻，更未想到鉗形攻勢。他進攻陜甘寧邊區，初意也只是想壓迫解放軍東渡黃河進入山西，以便轉用兵力，但兵力轉用何處也并無定見。”“進攻山東，是他主觀以為進攻延安后，就可抽調主力在山東尋求決戰，是進攻延安后的臨時決策而不是預定計劃。”（《郭汝瑰回憶錄》，243—244、420—421頁）但無論如何，自1947年3月起，國民黨統帥部在陜北和山東戰場投入重兵發起進攻當為事實。）

根據其重點進攻規劃，1947年3月之后，國民黨軍向中共根據地的進攻以山東和陜北為中心，其中尤以山東戰場投入兵力最多，戰斗規模最大。重點進攻開始后，參謀總長陳誠下令將原徐州、鄭州兩個綏署的絕大部分機動兵力共計24個軍（師）45萬人，集中使用于山東，山東成為當時國民黨軍各戰區中兵力最為雄厚、精銳主力集中最多、實力最強的地區。這些部隊被編組為3個攻擊兵團，其中第1兵團司令湯恩伯指揮整編第74師等6個師，以臨沂為基地，預備自南向北向魯中山地推進；第2兵團司令王敬久指揮第5軍及整編第70師等4個師，自寧陽、汶上東向攻擊大汶口、泰安等地；第3兵團司令歐震指揮第7軍及整編第11師等3個師，自曲阜、鄒縣東向攻擊新泰、蒙陰地區。這三路兵力以集結在魯中山地的中共部隊為攻擊目標，構成半月形攻擊態勢。第二綏靖區司令王耀武指揮第8軍等5個軍，第三綏靖區司令馮治安指揮整編第59師等2個師，徐兗綏靖區司令李玉堂指揮整編第20師，擔任現地守備與牽制任務；整編第9師為總預備隊。其基本目標是“迫匪于蒙山與沂山地區，與我決戰，抑或迫匪放棄沂蒙山區老巢，向膠濟路以北、東北地區退縮，以利我爾后之圍剿”。 （《陸總徐州司令部魯中會戰經過概要》，見《中國現代政治史資料匯編》第4輯第17冊；《國民革命軍戰役史第五部——戡亂》第3冊，250頁。）鑒于以往多次作戰均因缺乏協同而被各個擊破之教訓，此次國民黨軍在軍（師）之上編組兵團，強調統一指揮和行動；基本戰法則改為加強縱深，密集靠攏，穩扎穩打，逐步推進，強調縱深配備與兵力密度，以免重蹈孤立推進而被殲滅之覆轍。

4月1日，國民黨軍各部開始進攻行動，首先打通了津浦路濟南至兗州段和臨沂兗州公路，為大兵團調動創造了條件；繼由東進之歐震兵團于當月底先后攻占蒙陰、新泰，逼近集結于魯中山地的華東野戰軍及其指揮中心。但國民黨軍各部此次行動均較為謹慎，大軍麇集抱團，穩扎穩打，并不以一地之得失而輕易變更進攻計劃，使華東野戰軍幾次誘使對手犯錯誤的企圖均未達成。尤其是擔任正面主攻的湯恩伯兵團一直徘徊不前，一旦發現華東野戰軍對其稍有威脅，即調整部署，向后收縮，使華東野戰軍無法實現其一向拿手的分割圍殲戰法。中共中央軍委因此指示華東野戰軍：“敵軍密集不好打，忍耐待機，處置甚妥。只要有耐心，總有殲敵機會。”（逄先知：《毛澤東年譜（1893—1949）》下卷，187頁，北京，人民出版社、中央文獻出版社，1993。）華東野戰軍遂將主力部隊集結待命，同時以假動作迷惑國民黨軍，等待并創造作戰時機。果然，當國民黨軍得到華東野戰軍“損失甚重，刻已北竄”的情報后，5月3日，蔣介石親飛徐州、濟南，部署湯恩伯兵團自南向北攻擊莒縣、沂水、坦埠一線，歐震兵團和王敬久兵團自西向東推進，配合湯兵團行動，以圍殲魯中山地的中共部隊為戰役目標。在蔣介石親臨部署督促之下，國民黨軍各部于10日開始全面進攻。湯恩伯令所部6個師（軍）并行，自臨沂、蒙陰公路上的垛莊經孟良崮向北攻擊前進，以華東野戰軍指揮中心坦埠為攻擊中心目標，其中整編第74師處于中心位置，其左翼為整編第25、65師，右翼為整編第83、48師及第7軍。由于各部進展略有快慢之別，戰線漸成弧形，又由于整編第74師的行動最為迅速，處于此弧形戰線之弧頂位置。整編第74師戰斗力較強，抗戰時期在江西德安、上高和湖南常德會戰中都有較好表現。部隊為全美械，裝備有榴彈炮、山炮、戰防炮及各式迫擊炮，火力強大，機動性強，合成戰力水準及官兵素質在國民黨軍中堪稱一流。自全面內戰開始后，整編第74師在蘇北與中共部隊多次交手中都占了便宜，尤其是漣水作戰，使中共部隊受到較大損失，因此志滿而驕，師長張靈甫剛愎自用，自信于己部之強大戰力，不待友鄰各部協同，即指揮整編第74師于12日進至坦埠南，獨立展開攻擊，與友鄰兩翼均拉開了一段距離，犯下了孤立輕進的致命錯誤。

整編第74師的動向立即引起了中共華東野戰軍指揮員陳毅和粟裕的注意。陳毅和粟裕原準備以位于湯恩伯兵團右翼的桂系第7軍為打擊目標，但因整編第74師進展甚速，威脅甚大，而且態勢突出，正處于華東野戰軍主力當面，便于將其從湯兵團各部中分割而殲之。雖然華東野戰軍此時正處于國民黨軍重兵環伺之中，整編第74師周邊的友鄰部隊多達10余個師（軍），距離也都不遠，其本身戰斗力又較強，一旦華東野戰軍對其攻擊不能于短時間內獲取戰果，膠著后將處于被圍境地，處境極其不利。但因為，一則國民黨軍發起此次攻勢后始終未出現適宜之戰機，整編第74師的冒進可謂稍縱即逝之機，不能放過；二則國民黨軍判斷中共部隊不敢在其大軍云集之地進行決戰，整編第74師也無被攻擊的準備，此種輕敵心理正可利用，而且該師的重裝備在山地地形下不能發揮應有的作用；三則華東野戰軍上下均有殲滅整編第74師以報仇雪恨之心，可用來激勵部隊士氣，所謂“氣可鼓而不可泄”，而整編第74師與其友鄰部隊有很多矛盾，當其被圍后未必全力援救。因此，陳毅和粟裕經過周密考慮，定下了先打整編第74師的決心。他們根據主客觀形勢，改變了中共部隊先打弱敵的傳統戰法，舍弱取強，以出其不意之勢，攻對手于不備，造成強弱易勢，充分體現了決心的堅定性和戰術的靈活性。對于華東野戰軍的作戰選擇，中共中央軍委于5月12日致電陳毅和粟裕，明示“究打何路最好，由你們當機決策，立付施行，我們不遙制”。（《毛澤東年譜（1893—1949）》下卷，190頁。）戰場形勢正可謂瞬息萬變，一切決定于戰區指揮員的即時判斷和行動，中共中央的指示表現了對下屬戰區軍事指揮員的高度信任。此前魯南會戰和當下魯中會戰的事實均說明，戰爭的勝負成敗往往決定于深思熟慮之后的即時決策和行動，而非僅僅決定于兵強械精。

5月13日，華東野戰軍各部以整編第74師為目標的作戰行動全面展開。陳毅和粟裕集中了華東野戰軍全部主力部隊，以2個縱隊自側翼割裂整編第74師與其他部隊的聯系，以1個縱隊封閉其退路，以2個縱隊擔任正面進攻，同時以4個縱隊阻擊并牽制援軍。國民黨軍統帥部此時尚未判明華東野戰軍的真實意圖，蔣介石當日令進攻各部隊同時行動，湯恩伯部進占莒縣、沂水，歐震部進占南麻，王敬久部進占淄川、博山，以“達成包圍殲滅淄博山地共匪之目的”。湯恩伯隨即命令整編第74師盡速攻占坦埠。但戰場情況完全不似國民黨軍統帥部之判斷。14日，前出較遠的整編第74師正面遭到華東野戰軍的攻擊，并發現華東野戰軍部隊正向其兩側運動，而其左右兩翼友鄰部隊已在華東野戰軍打擊下后撤，己部陷于孤立境地，師長張靈甫“乃確信解放軍有積極企圖，已成包圍我師之態勢，乃決心撤退”。此時，整編第74師的后方通路暢通，如果行動迅速，尚可脫離包圍，但整編第74師的美械重裝備在山地運動不便，耽誤了后撤時間；更出乎張靈甫意料的是，部署在戰場南面200余里之遙的華野六縱，在接到命令后晝夜兼程，2天時間里急行軍200余里趕到戰場，用他們的雙腳跑過了整編第74師的汽車，于15日拂曉攻占垛莊。此地為整編第74師后撤必經之要點，被占后整編第74師退路已斷，張靈甫沒有當機立斷下令突圍，而是決定全師退踞孟良崮，固守待援。他認為孟良崮居高臨下，四周大軍云集，己部可以以逸待勞，等待援軍，反擊進攻。實戰經過卻證明，這是他犯的致命錯誤，因為退守山地之后，“各種火炮以俯角全失，效力降低，且陣地毫無遮蔽，全受共方火制。而山地概系巖石，匪方射擊威力倍增，人馬損害更大，尤以我軍騾馬及雜役兵夫，受敵炮擊驚擾奔竄，引起部隊混亂，致使掌握困難。”雙方接戰后，雖然張靈甫指揮所部頑強抵抗，“戰斗空前激烈，官兵傷亡重大，騾馬、非戰斗人員多漫山遍野，通訊機構時斷時續，已成混亂狀態；且因石地無法構筑工事，傷亡特大。”經15日一天的戰斗，整編第74師大部已失去抵抗能力。（中共山東省委、臨沂地委黨史資料征集委員會：《孟良崮戰役》，251—253、421、432—433頁，濟南，山東人民出版社，1987。）