1947年5月14日至16日，华东野战军在鲁中的孟良崮山区一举全歼骄横不可一世、被誉为国民党军"五大主力"之一的整编第七十四师，击毙中将师长张灵甫。此役是中国人民解放军在华东战场上取得的改变战局的巨大胜利，表明解放军的战斗能力已得到明显提高，在国民党统治集团内部引起极大的震动和混乱。
孟良崮战役开创了华野在敌重兵集团密集并进的情况下，割歼其进攻主力的先河，可谓"百万军中取上将首级"，堪称粟裕的经典之作。后来，毛泽东曾对粟裕说："孟良崮一役，全歼74师，击毙敌酋张灵甫，有两个人没想到，一个是蒋介石，第二个就是我。"
战前态势
孟良崮战役之前，华东野战军面临的形势十分严峻，敌我双方力量对比存在较大悬殊。
1947年1月下旬莱芜战役胜利后，全国解放战争已进行8个月，国民党、蒋介石的军队占领了解放区105座城市，但却付出了71万人的代价，用于第一线的机动兵力，从原来的117个旅锐减为85个旅。敌人深入我解放区，战线拉长，兵力分散，在全国各个战场都陷于被动。在这种情况下，蒋介石被迫改变战略方针，从1947年3月起，改全面进攻为重点进攻，即集中兵力对陕北解放区和山东解放区实施重点进攻，企图先占领陕北和山东，再占领华北和东北，进而占领全中国，达到独霸中国的目的。
在山东战场，蒋介石授命心腹大将顾祝同，指挥24个师、60个旅约45万人，进行重点进攻，并以"五大主力"中的"三大主力"，即整编第七十四师、整编第十一师和第五军为核心，组成3个兵团，共17个师（军）43个旅25.5万人，执行机动突击任务。另以7个整编师、17个旅约20万人，在徐州、济南及鲁西南担任守备和策应。
国民党军在作战方法上也做了调整：吸取鲁南战役的教训，改"长驱直入、分进合击、乘虚进袭"为"集中兵力、稳扎稳打、齐头并进、避免突出"；又总结莱芜战役中南北对进而两线相距过远（150公里以上）的教训，采用"密集靠拢，加强维系、稳扎稳打"的战法。国民党军3个进攻兵团成纵深梯次配置，成弧形一线式推进，挨打即缩，以防止被各个击破，企图以此将华野赶到黄河以北，或迫使华野在鲁中与其决战。3月底，志在必得的汤恩伯在临沂誓师时夸下海口："要奉送的是一记铁拳......要把陈毅这个山大王捉拿归案。"
开始，国民党军进展顺利，到4月上旬，打通了徐州至济南段的铁路，滋阳（即今兖州）到临沂的公路。占领鲁西南后，又分别自临沂、泗水和大汶口向沂（水）蒙（阴）新（泰）莱（芜）方向推进。从3月底到5月初，我华野指挥部虽然5次定下决心求歼来犯之敌，但由于国民党军抱团进攻，队形密集，行动谨慎，难以得手。如5月3日华野以4个纵队包围了在新泰立足未稳的敌十一师，但国民党援军迅速赶到，华野被迫主动撤围。对国民党军的"乌龟式"推进法，华野感到无从下手。一时间，山东战场出现"黑云压城城欲摧"的严峻形势。
以变制变创战机
数次调动敌人不成，粟裕并不气馁，在毛泽东"要有极大耐心"、"要掌握最大兵力"、"总有歼敌机会"的指示下，在陈毅司令员的鼓励、支持下，粟裕继续密切关注错综复杂的战局，以变制变创战机。
一是变"围点打援"为"持重待机"。如果说以前的战机是国民党军奉送的，现在的战机则需要华野主动创造，并准确捕捉。为此，粟裕和对方玩起了被陈毅称之为"耍龙灯"的游戏，凭借华野官兵的"11路车"与国民党军的"四轮车"比赛，南来北往，左右回旋，行踪飘忽，持重待机。5月上旬，粟裕根据中央军委的指示，停止了第一、第七纵队的南下计划，又根据第六纵队西、北、东三面受敌的实际情况，一方面同意第六纵队司令员王必成的建议，让已位于新泰以南的第六纵队继续南进到平邑以南，以为奇兵（后来的事实证明这是一着极妙的棋），另一方面将主力撤至莱芜、新泰以东待机。国民党军则趁机迅速推进，占领河阳、蒙阴、莱芜等地。
二是变歼灭敌第七军和四十八师为围歼七十四师。由于国民党军进展顺利，华野东撤，蒋介石老毛病又犯了，认为"鲁中共军连日由新泰东北地区向博山方面逃窜"，于是改"稳扎稳打"为"稳扎猛打"，命顾祝同向东北方向疾进。5月11日晚，粟裕已探明汤恩伯的部署以及欧震第三兵团之第十一师和王敬久第二兵团之第五军等部也分别由新泰和莱芜向东出击的消息，加上坦埠数日前曾遭到国民党飞机轰炸，据此，判断国民党军已侦知坦埠为华野指挥部所在。其行动将是以坦埠为最终目标的全线进攻。针对这一突变形势，粟裕作了客观全面的分析，并于12日果断改变原计划，发布了迎歼七十四师、二十五师的作战命令，不久又作了修改，明确为"集中力量歼灭整七十四师，宁愿放走整二十五师全部，不愿放走整七十四师一个连"！
粟裕为何突变计划，舍弱打强？首先，敌七十四师师长张灵甫一向认为新四军不能打硬仗，只要长驱直入就可直捣王巢，因此有冒进之势，在推进中与左右两翼又出现罅隙，而且该师平日骄横跋扈，其他各军早就对其心怀不满，不会奋力营救。其次，华野指挥部和华野第四、九两个纵队都在坦埠附近，迎击七十四师不需转移劳顿，如兵力部署得当，将对第七十四师形成5比1的绝对优势。第三，蒙（阴）坦（埠）沂（水）一带多为岩石山区，便于隐蔽穿插，而敌第七十四师为重装部队，其机动能力和装备威力将会受到很大限制（后来七十四师上孟良崮坚守待援时，12门一零五榴弹炮等重型武器果然被迫丢弃于山下）。第四，若能全歼七十四师，将会沉重打击国民党军士气，大大改善华东战场局势。
攻歼七十四师虽然有诸多有利因素，但也有不利方面：
其一，七十四师是块极硬的骨头。该部名为师，实为军，兵力达3万多人，多次被蒋介石誉为"模范军"，官兵多为军校毕业生，其装备和训练都完全美国化，指挥和战术技术水平都相当高，在国民党军五大主力中首屈一指；其二，七十四师虽然稍显突出，但周围仍然有众多外援，这些部队大多距孟良崮只有1至2天的路程，其中最近的离七十四师只有4～6公里。一旦七十四师受到围攻，这几路最近的部队都可以迅速施援，形成对华野的反包围，不能把宝全押在其不会全力施援上。华野如果不在敌军靠拢之前解决七十四师，很可能陷入重围，使投入此次作战的9个纵队的全部家当处于十分危险的境地。其三，我军长期以来坚持的战法是避强打弱，围歼国民党军的侧翼或孤立之敌，以消灭对方有生力量为目标，极少与其强敌对阵，更不要说从中央实施反攻。
因此，粟裕的临机变动不能不说具有一定的冒险成分，其改歼计划和行动不但引起国民党大本营和现场部队的极大震动，也大出华野内部指战员的意料。粟裕回忆："这一突然变化，开始引起了一些同志的惊讶。"但粟裕偏偏这样做了，还做得十分成功，以致国民党军方面后来也不得不承认：共军"在我云集区内......竟能大胆集中兵力，围攻我七十四师，此诚一般始料所不及。亦造成奇袭之基本原因"。
为扬长避短，迅速实现全歼七十四师的目标，粟裕计划以5个纵队担任围歼任务，4个纵队担任阻击任务。
三天全歼王牌师
从13日黄昏到16日下午，华野仅用3天时间就达到了战役目的，不可谓不快。
12日晚到13日，在华野秘密调兵遣将期间，敌七十四师已进占马山、迈逼山、大箭，离坦埠仅6里之遥，准备次日凌晨发动总攻，完全不知自己将遭受灭顶之灾。13日黄昏，华野各路纵队开始行动，到14日上午，初步完成了对七十四师的合围。
开始，张灵甫还认为华野于13日夜间的进攻是局部反击，仍然准备进攻坦埠，但当他得知马牧池被华野夺回时，开始犹豫了。14日上午10时，张灵甫又得知天马山被华野占领，垛庄附近也有华野部队在活动，才意识到自己处境危险，开始后撤。七十四师在后撤中虽然遭到华野各路围攻纵队的全速追击、侧击、截击，但若全力回撤也不是没有可能与最近的八十三师或二十五师会合，但张灵甫既不愿意投靠他的死对头李天霞，也不想向黄百韬靠拢，以贻笑柄，最后听从了副参谋长李运良的建议，坚守孟良崮，等待外援，企图中心开花，里应外合，乘机歼灭华野主力。
15日拂晓，我第六纵队比规定时间提前8小时攻占了界牌和垛庄，缝合了口袋的唯一缺口，彻底断绝了七十四师的退路，至此，华野五路纵队完全形成了对七十四师的合围。
面对这一局势，蒋介石既忧且喜，忧的是他的王牌师处于绝地，喜的是可以以此为良机，一举聚歼云集在七十四师周围的华野部队。所以，他一面命令张灵甫固守。一面急令附近的第十一、六十五、二十五、八十三、四十八师和第七军等10个师的兵力火速赴援。对双方来说，时间就是生命，华野因此加强了内攻外阻。经过14日晚的彻夜猛攻后，粟裕于15日下午13时命令各路围攻部队从四面八方发起总攻。七十四师渐感不支，先后向南、西、东三个方向突围，但均告失败，当晚被压制在五二高地至芦山之间东西三公里、南北两公里的狭窄山区。此处草木少，水源缺，而国民党飞机空投的水囊、食物和弹药又大多落入华野阵地，七十四师陷入绝境。华野15日晚的快节奏持续进攻使七十四师处于崩溃的边缘，据《国民党第一兵团孟良崮战役战斗详报》记载：