6月30日，華野立即決定：分兵兩路出擊，由間隙較大之地區滲入敵後，與正麵主力一部相配合打擊蔣軍。其部署是：以第三、第八、第十縱隊組成北路兵團，由華野參謀長陳士榘、政治部主任唐亮統一指揮，經萊蕪、博山間西出津浦路；以第一、第四縱隊組成南路兵團，由第一縱隊司令員葉飛指揮，經臨沂、蒙陰間挺進魯南，迫蔣軍回援，與正麵部隊相配合，粉碎蔣軍之進攻；華野指揮部率第二、第六、第七、第九縱隊，仍留正麵抗擊蔣軍。北路兵團於7月8日攻克泰安，13日渡過汶河，向寧陽、曲阜前進。南路兵團於7月7日攻克費縣，全殲守城蔣軍一個旅，9日收複嶧縣、棗莊，出擊津浦路。此時，劉鄧主力已勝利突破蔣軍黃河防線，進入魯西南地區，對蔣軍展開猛烈進攻，蔣軍後方基地徐州、兗州受到嚴重威脅。於是蔣軍在占領沂水、東裏店、南麻等地區後，停止了進攻，急調第五軍等7個整編師，自13日開始陸續後撤西援，在魯中山區隻留下4個整編師固守占領區。這樣一來，蔣軍對山東解放區的進攻部署已被打亂，為進一步使蔣軍陷於首尾不能相顧的境地，中共中央軍委又指示：華東野戰軍內外線各部，應向敵展開猛烈進攻。於是華野內線的第二、六、七、九的4個縱隊，於7月17日至30日，進行了南麻、臨朐戰役，預定殲滅蔣軍整十一師和第八軍主力，但未達預期目的。外線的第一、三、四、八、十這5個縱隊在濟寧附近會師後，轉至魯西南地區。這一階段的作戰，調動分散了蔣軍，配合了晉冀魯豫野戰軍的進攻行動，粉碎了蔣軍對山東解放區的第三次進攻；但由於華野也分散了兵力，加上雨季作戰的困難，未實現預期目的。8月4日，經中共中央軍委同意，由外線5個縱隊組成華野西兵團，粟裕任司令員兼政治委員。
十五、晉冀魯豫軍民開展戰略反攻
晉冀魯豫野戰軍，當蔣介石調集兵力在陝北和山東實施重點進攻後，蔣軍在南線形成了兩頭強中間弱的不利態勢。根據中共中央軍委3月上旬的指示，以野戰軍主力和第四縱隊，分別在豫北和魯西南發動攻勢，策應陝北和山東的作戰。而以豫北攻勢最為猛烈。
對豫北，集中第一、二、三、六縱隊及冀南、太行、冀魯豫軍區部隊，共60個團10萬餘人兵力和10多萬民兵，於3月23日，向豫北蔣軍發動了進攻，解放了濮縣、封丘、延津、原武、陽武等城，逼近新鄉，迫使蔣介石計劃使用於山東戰場的兩個整編師調往豫北戰場，減輕了山東野戰軍的壓力。後因襲擊黃河鐵橋與汲縣均未奏效，鑒於蔣軍在新鄉附近已集中5個整編師另兩個旅，乃改變作戰計劃，主力移師北上，徹底破壞了平漢鐵路安陽至汲縣段，在衛河以北、以西及平漢路以東的廣大地區，開辟戰場，誘蔣軍北援，尋機在運動中殲滅之。到3月下旬，在挺進豫北10天中，攻克了豫北被蔣軍占領的地區，孤立了安陽的蔣軍四十軍，拿下了國民黨第三縱隊孫殿英部駐守的五陵，將包圍圈迅速向湯陰緊縮。駐鶴壁的孫部第八師急忙向湯陰靠攏，途中被劉鄧部隊截擊一個半團，餘下的一個半團逃向安陽四十軍的防區。孫殿英看到戰役剛剛打響，部隊就被打垮了三分之一，十分沮喪。正好蔣介石發來電報稱：“殿英孤軍奮戰，戰果輝煌，我當不惜任何犧牲，決以全力為殿公解圍，整個豫北局麵決能打開。”在蔣的鼓氣下孫殿英又安心守城。4月4日，劉鄧大軍四麵向湯陰合圍，首先占領城西南的三裏屯，由一個營駐守。第二天拂曉，孫部以四門大炮、多挺重機槍，以一個營兵力強攻奪回三裏屯，接著又向孫莊出擊。一個小小戰果，孫殿英認為旗開得勝，共軍的戰術和實力也不過如此，便在作戰會上吹噓：“目前，國軍人馬興盛，武器精良，工事堅固，上下團結，可謂占天時、地利、人和，奪取最後勝利那是沒說的了。”並下令大大嘉獎立功官兵來鼓舞士氣。