1947年1月中旬鲁南战役结束后，陇海路以南整个苏皖地区转入敌后游击战争环境。华中野战军主力北上转入山东。根据中共中央指示，华东解放区对党政领导机构进行了调整，部队进行了统一整编。中共华中局并入华东局，苏皖边区政府取消；新四军军部改为华东军区机关，取消原有的山东、华中两个野战军的番号，正式成立华东野战军，以陈毅为华东军区司令员、华东野战军司令员兼政治委员，饶漱石为华东军区政治委员，粟裕为华东野战军副司令员，谭震林为华东野战军副政治委员，陈士榘为参谋长。华东野战军下辖第1、第2、第3、第4、第6、第7、第8、第9、第10、第11、第12纵队，共11个步兵纵队和1个特种兵纵队。除留苏皖地区兼苏中、苏北军区的第11、12纵队外，能够集中使用的野战军主力为9个纵队约27万人，华东军区部队约有30万人。
　　鲁南战役后，蒋介石错误地判断华东军区部队伤亡重大，不堪再战，遂急忙调集53个旅31万人组织“鲁南会战”。南线国民党军以整编第19军军长欧震指挥8个整编师20个旅（整编军相当于兵团），组成主要突击集团，自台儿庄、郯城、城头一线北犯临沂。北线国民党军以第2“绥靖”区副司令长官李仙洲指挥3个军9个师（未整编），组成辅助突击集团，由明水、周村南犯莱芜、新泰，进行南北夹攻，企图迫使华东野战军主力在临沂地区与其决战。
　　针对国民党军的作战企图，华东野战军决心集中主力24个师的兵力，将诱北犯之敌诱进至适当地区，选其突出的一路围而聚歼。1月31日，南路之敌开始北犯，但由于进攻之敌齐头并进，稳扎稳打，不便分割歼灭。自胶济路向南进犯的北线之敌李仙洲集团先头部队，于2月4日到达莱芜。华东野战军认为与其待机过久，不如主动放弃华东军区首府临沂，遂决定迅速北上求歼李仙洲集团。2月10日，华东野战军除留第2、第3纵队伪装主力阻击南线之敌外，主力隐蔽兼程北上。19日，华东野战军各部逼近莱芜、颜庄地区。22日，北线之敌第46军由新泰退至莱芜与第73军汇合，华东野战军即将该敌包围。23日，莱芜被围之敌向北突围，战至中午华东野战军攻占莱芜城，切断了北逃之敌的后路。随后，华东野战军主力自东、西两面发起猛烈攻击，至下午5时，将敌人全歼，战役结束。
　　莱芜战役，华东野战军以临沂一座空城，换取歼来国民党军1个“绥靖”区指挥部、2个军部、7个师共5．6万余人的重大胜利。此役，粉碎了国民党军南北夹击，逼迫华东野战军在不利条件下与其决战的计划，这一战役俘敌数量之多、歼敌速度之快，都创造了解放战争开始以来的最高纪录。国民党军遭此惨败后，在华东战场整整一个月都未敢出战。