由于華東野戰軍分兵及內線作戰不利，使國民黨軍較為順利地進占魯中沂蒙山區，并于8月中旬打通了膠濟路，蔣介石認為他規劃的重點進攻目標——占領中共政治根據地延安和摧毀中共軍事根據地沂蒙山區均已實現，惟余最后一個目標——搗毀中共交通供應根據地膠東地區仍待實現。因此，雖然中共中原野戰軍已南渡黃河，進入大別山區，華東野戰軍和陳賡兵團亦發起外線作戰，但蔣介石起初并不十分重視，認為這“完全是被迫的臨時決定的”，是其進攻戰略的成功，因此仍命令山東部隊“照原定目標與任務，專心挺進，勿為中原匪情所炫惑動搖”。(《總統蔣公大事長編初稿》卷六（下），559、564頁。)范漢杰隨后指揮第1兵團的6個軍（師），以“錐形突進，分段攻擊”為作戰方針，發起膠東攻勢，企圖一舉摧毀中共膠東根據地，然后再轉用兵力于其他戰場。膠東為中共華東根據地的后方基地，集中了大批后方機關和物資儲備，地位重要，但三面臨水，地形由寬而窄，不利于防守和機動。此時，陳毅、粟裕已率華東野戰軍西兵團出擊外線，留在膠東的是華東野戰軍東兵團（山東兵團）4個縱隊，由許世友任司令員，譚震林任政治委員，且分散在兩處，實力遠不及當面國民黨軍。因此，他們并未準備固守膠東，而是以運動防御作戰遲滯國民黨軍的進攻，轉移人員物資，再伺機發起反攻。9月1日，國民黨軍以第8軍為左翼，第54軍為右翼，整編第9師和第25師居中，自膠濟路出發，向中共膠東根據地發起攻擊。華東野戰軍東兵團在節節防御后，按照預定計劃轉進國民黨軍后方。國民黨軍一路占領膠東城鎮，并于10月1日占領煙臺，達到其攻勢的頂點。由于中共在膠東的土改對地主沖擊較大，不少地主逃亡他鄉，在此次膠東作戰過程中，大批逃亡地主組成還鄉團，跟隨進攻的國民黨軍回到膠東，進行報復。

山東是國民黨軍事重點進攻的主戰場。1947年上半年，國共兩軍在山東對壘，國民黨軍屢遭挫折，使蔣介石及國民黨上下均頗為沮喪；7月至9月，因為中共華東部隊主力分兵轉進，國民黨軍在山東的攻勢進展較為順利，又使蔣介石及國民黨上下均盲目樂觀。蔣介石對膠東攻勢評價甚高，認為是“國家轉危為安，革命事業轉敗為勝的關鍵”，“在整個剿匪戰事中有極其重大的價值，占極其重要的地位”。他認為，從此以后，戰局轉入“新的階段”，中共軍隊既無根據地，也無目的地，只是竄到哪里就算哪里，已經完全陷于被動的地位了，國軍下一步目標為“追剿”，進一步斷絕中共軍隊的兵源和糧源，并轉用于其他戰場。（《剿匪軍事之新階段與新認識》，軍事圖書館藏檔。）不過，戰爭的實際進程遠非蔣介石估計的那樣樂觀。膠東攻勢是全面內戰開始后國民黨軍發動的最后一次像樣的進攻，也是國民黨軍攻勢的終點。此后，國民黨軍在全國所有戰場均轉為防守，并在中共部隊的進攻下步步退縮。因此，蔣介石所稱“新的階段”，已經不是國民黨軍可以“追剿”中共，而是國民黨軍由攻轉守并步步退縮，中共部隊由守轉攻并步步進擊的新階段，所謂“勝利”對國民黨已經是遙不可期了。

在國民黨軍重點進攻的另外一個戰場陜北，其攻勢相對順利，達成了預期目標——占領中共中央首腦機關所在地延安。早在全面內戰爆發前，自抗戰中期開始就擔任封鎖中共陜甘寧邊區及延安任務的第一戰區司令長官胡宗南便企圖攻打延安，實現其“建功立業”目標，但他命部下所擬進攻陜北的作戰計劃，“因礙于政治因素，未蒙批準”。全面內戰爆發后，胡宗南重提進攻延安計劃，并為此于10月間到南京，“力言進攻延安之時機，逾此，天候限制、地形限制、補給限制，不可為矣”。但因國民黨與中共的關系尚未最后破裂，延安為中共中央所在地，還駐有美國軍事觀察員，蔣介石仍認為攻打延安的時機未至，要胡宗南先出兵晉南，打通同蒲路，解除西安側翼之威脅。直到1947年2月底，蔣介石下令驅逐中共駐南京等地代表，國共關系最后破裂，進攻延安已不再有政治上的障礙。2月28日，在南京衛戍司令部下令中共代表限期撤離之同日，蔣介石在南京召見胡宗南，商討陜北作戰方案。此時，國民黨軍剛在魯南會戰中失利，陜北作戰關系中外視線，蔣介石對胡宗南的進攻計劃并不放心，連問胡“陜北作戰有把握否”，胡“列舉匪我兵力以對，并稱極有把握”，使蔣下定進攻延安之決心，并令胡宗南具體組織實施。胡宗南對進攻延安早有準備，在其進攻計劃得到批準后，立即部署各部按計劃進行。他令整編第29軍軍長劉戡指揮2個師1個旅為左兵團，自洛川北攻甘泉、延安；整編第1軍軍長董釗指揮3個師為右兵團，自宜川北攻臨鎮、延安；整編第36師副師長顧錫九指揮1個旅及6個團為隴東兵團，自甘肅合水向東行側翼攻擊；整編第76師為預備隊，總兵力約為15萬人，作戰指導是“徹底集中優勢兵力，由宜洛間地區直搗延安，以有力一部突入敵后而奇襲之”。（於憑遠、羅冷梅等：《民國胡上將宗南年譜》，177、186頁，臺北，臺灣商務印書館股份有限公司，1980；中國第二歷史檔案館：《中華民國史檔案資料匯編》第5輯第3編軍事卷（2），597頁，南京，江蘇古籍出版社，1999。） 3月13日，各部開始全線進攻，自領命、部署到攻擊，時間不及半月，行動相當快捷。

延安雖為中共中央多年之駐地，但并無大軍拱衛，直至戰前，陜北甚至還沒有野戰部隊的統一指揮機關，即使算上接鄰的晉西北地區，中共在這一地區的軍事力量仍是中共各大戰區中最為薄弱的，陜北作戰開始后才編成的西北野戰兵團（司令員彭德懷），不過2個縱隊2萬余兵力，裝備亦甚差，這也使陜北成為國共雙方兵力懸殊最大的一個戰區。因此，中共中央自始就沒有固守延安之意，而是計劃有秩序地退出延安，“以邊區地域之廣，地形之險，人民之好，有把握鉗制胡軍并逐漸削弱之，保持廣大地區于我手，以利它區作戰取得勝利”。（《中共中央文件選集》第16冊，426頁。）國民黨軍發動進攻之前，胡宗南的機要秘書、中共地下黨員熊向暉將此絕密情報傳回延安，使中共得以從容準備，部署撤離等事宜，這是中共在全面內戰時期最為成功的情報杰作之一。國民黨軍發起進攻之后，中共陜北部隊進行多日阻擊作戰，以掩護中共中央機關撤離。3月18日傍晚，毛澤東、周恩來等中共領導人離開延安。次日上午，中共部隊主動放棄了延安。其后，為了更好、更有效、更方便地指導全國各戰場的作戰并領導中共的工作，29日晚，毛澤東在清澗北棗林子溝主持中共中央會議，決定由毛澤東、周恩來、任弼時率中共中央及軍委機關留在陜北，主持中央工作；由劉少奇、朱德、董必武組成中央工作委員會，以劉少奇任書記，前往晉西北或其他適當地點（后進駐河北平山縣西柏坡），進行中央委托的工作。4月11日，中共中央又決定，中央和軍委機關大部分工作人員留駐晉西北臨縣，組成以葉劍英為書記、楊尚昆為后方支隊司令員的中央后方委員會，統籌后方工作。這樣，中共中央在面對國民黨軍進攻，撤離其多年駐地延安時，處變不驚，有條不紊地安排了今后的工作，確保了中共中央對各根據地工作領導的連續與高效，尤其是對各戰場作戰的統一指揮。當時，中共內部對毛澤東是否繼續留在陜北有不同意見，不少人出于安全考慮，建議毛澤東不必留在陜北，但毛“力排眾議，堅持要把黨中央留在陜北”，體現了他對于這場戰爭的充分自信。（《胡喬木回憶毛澤東》，481頁，北京，人民出版社，1994。據周恩來1960年7月在中共中央北戴河工作會議的報告，當時蘇聯曾來電要毛澤東到蘇聯去，但毛堅持留在陜北，連黃河也不過。（吳冷西：《十年論戰》，324頁，北京，中央文獻出版社，1999））

國民黨軍占領中共中央所在地及其政治中心延安，實現了蔣介石對于陜北作戰的預期目標，完成了蔣之驅趕中共中央首腦機關出延安的夙愿，并可使國民黨獲致宣傳利益，蔣介石頗為滿意。21日，蔣介石致電胡宗南稱：“延安如期收復，為黨為國雪二十一年之恥辱，得以略慰矣，吾弟苦心努力，赤誠忠勇，天自有以報之也，時閱捷報，無任欣慰！”（《民國胡上將宗南年譜》，190頁。）但胡宗南部進占延安，所得不過為一空城，既未殲滅中共陜北部隊，更不知中共中央之去向。胡宗南判斷中共部隊已向安塞“北竄”，遂令部隊向安塞攻擊。3月25日，中共西北野戰兵團利用胡部整編第27師31旅孤立行進于安塞東南青化砭之機會，設伏殲滅之。4月13日，國民黨軍在多日求戰不得后再向蟠龍西北進擊，西北野戰兵團集中4個旅的部隊，在羊馬河伏擊并殲滅了自瓦窯堡南下策應的整編第15師135旅。5月2日，西北野戰兵團又乘胡部大軍據不實情報北上綏德企圖求殲中共部隊之機，以主力4個旅南下，避實就虛，攻擊胡部后方補給基地蟠龍，并于4日殲滅守軍整編第1師167旅，繳獲大批物資，既充實了己方實力，又使胡部之后勤供應更加困難。中共西北部隊以弱旅而三戰三捷，初步度過了撤離延安后的困難時期。

胡宗南部隊占領延安后，急于尋找中共主力決戰，并企圖一舉消滅中共中央首腦機關，但為避免再遭伏擊，他令所部采取“方形戰術”，將各部排成方陣，不走大道平川，專走小路爬山；不就房屋設營，多為露天宿營；不作單獨行進，改為數路并行；在缺乏植被、黃土遍布的陜北裸露山梁上，胡部行進隊列浩浩蕩蕩，蔚為壯觀，被中共諷之為“武裝大游行”。中共中央機關以幾百人的小分隊，利用陜北的地形與多年形成的群眾基礎與胡部十數萬大軍周旋，其間幾次遇險，亦得迅速脫離而安然無恙。結果，胡部來回奔走，每每撲空，人困馬乏；加之陜北人煙稀少，偏僻荒涼，胡部后勤全待后方補給，時有供應不及之虞，“傷落倒斃日漸增多，戰力消耗極劇。人馬時致枵腹，故不特軍紀日衰，且士氣已遠非昔比。”（第一野戰軍戰史編審委員會：《中國人民解放軍第一野戰軍戰史》，62頁，北京，解放軍出版社，1995。）毛澤東將此比喻為“蘑菇”戰術，即將對手磨得精疲力竭后再消滅之。國民黨過后承認：“陜北追剿作戰，因無全程之指導，加以情報失靈，不僅使追剿作戰捕風捉影，往返奔馳，徒勞無功，全陷被動，反而受匪欺騙，墮入陷阱，為匪所乘。”曾經對胡宗南攻占延安大為嘉許的蔣介石，此時才發現陜北戰況并不如其所預期，由希望一變而為失望。5月25日，他直截了當地問胡宗南：“陜北軍事何時可以結束？”胡宗南無以答復，蔣令其在兩個月內肅清陜北。但“肅清”時間一延再延，終成遙遙無期。胡宗南為蔣介石的得意門生，蔣寄予厚望，在國民黨軍系統內升遷甚速，屬部眾多。自抗戰中期起，其部隊被部署在陜北周邊，封鎖中共邊區，然一經與中共交手，戰斗力并未顯出過人之處，被中共諷為“野心十足，志大才疏”的常敗將軍。胡部占領延安，國民黨除了可以借此對外大加宣傳外，并未獲得多少實際利益，相反卻被牽制了大量兵力，并由強師被拖成弱旅，最后師老兵疲，使胡部在以后也未能發揮應有的作用。當時國民黨內部即有人對攻占延安的行動不以為然，如徐永昌認為此舉使國軍“被抑留數萬，不能將所有包圍陜北者調出使用”；延安被占后，“陜北共黨若折回擾胡宗南之后，則可征其有力，如被迫僅至擾晉，則無能為矣（吾將以此測中共前途）”。（《國民革命軍戰役史第五部——戡亂》第3冊，782頁；《徐永昌日記》1947年3月19日、4月11日。）胡宗南部占領延安后，中共并未“擾晉”，而是頻頻“回擾胡宗南之后”。可見中共前途之“有力”，是國民黨高級官員也不能不承認的。