晋冀鲁豫野战军作战，也展开了积极进攻。
7月7日，华野第三、第八、第十纵队向津浦路万德至大汶口段发起进攻，8日攻克泰安，至10日，收复界首、万德、大汶口、平阴、肥城等地，共歼整编第73师第15旅等近800人。
华野第一、第四纵队于7月7日全歼费县守敌整编第59师第38旅6；000余人。8日，第四纵队又在费县以南之层皮山歼整编第77师第37旅大部，俘少将旅长以下官兵1；000余人。9日，第一纵队收复枣庄、峄县等城镇，迫使国民党军第3绥靖区各部退守运河沿线。这时鲁中之敌仍继续向东、向北缓缓推进，并于8日占领东里店，继向沂水攻击。
此时，晋冀鲁豫野战军正由郓城向南猛烈扩大战果。华东野战军第一、第四纵队已向邹县、膝县前进，逼近津浦路；第十纵队已向宁阳攻击；第三、第八纵队分别围攻泗水、曲阜，形成了与晋冀鲁豫野战军夹运河东西呼应的态势，严重威胁了敌后方基地兖州、徐州。
蒋介石不得不改变东攻西守的作战方针，于12日亲自下令从鲁中地区抽回第5、第7军和整编第85、第83、第57、第55、第48师等7个整编师，及整编第20、第75师各1个旅，自13日开始，分路陆续西援，企图配合其后方各点守军，先夹击华东野战军的外线5个纵队于鲁南及克州、曲阜地区，尔后救援鲁西南。在鲁中地区留下整编第11、第25、第64、第9师，固守所占要点，伺机再犯。
这样，国民党军在鲁中之兵力被调动、扯散，企图在鲁中击破华东野战军主力的计划遂告破产。
当时留在鲁中的有4个师，其分布是：胡琏的整11师驻南麻，黄百韬的整25师在东里店，王凌云的整9师在沂水，黄国梁的整64师在东里店以西的大张庄等地。此外，王耀武属下李弥的整8师驻临朐，配合行动。
陈毅、粟裕带领华野指挥部来到南麻、临朐之间的三岔店，他们有4个纵队，单独对付当面国民党军任何一个师都有优势。
7月10日，陈粟命令各纵队向东里店前进，消灭黄百韬的25师。当部队开始行动后，天降暴雨，山洪暴发，我军无法行动。而敌25师与64师迅速靠拢，东里店这一仗就打不成了。
陈、粟看到南麻的敌整编第11师相对孤立，就命令各纵队掉头，以二、六、九纵包围南麻，七纵在南边负责阻援。
南麻地处鲁中山区，是一个小盆地。三面是山，东面是小丘陵，北面高地有一个隘口通向博山，沂河从南麻以南流过。这个地方利于防守而不利于大部队行动。国民党整编第11师是“五大主力”之一，师长胡琏是个工于心计的指挥官。74师的被歼给他很大震动，虽然11师战斗力也很强，但胡琏仍然处处小心，谨慎从事。
6月国民党军开始行动时，11师从莱芜到达鲁村。胡琏感觉鲁村地形不利，四面是山，中间一块小盆地。只有占领四面高山，才能保住鲁村，否则四面受敌，数万军队压在村庄里无法施展，而要占领四面高山，兵力又不足。
胡琏考虑再三，请示上司移驻南麻。到达南麻后，他更不急于向前推进，而是用20多天时间，大力构筑工事，力求先保全自己。
胡琏带领11师4个团驻守南麻，以另外两个旅分别驻守北麻、高庄、北刘家庄、吴家官庄等地，范围很小，各部队联系很紧。他们利用其所控制的村庄及大小山头，构筑密集的地堡群，每一地堡群外围都设置了铁丝网、鹿砦等障碍物。
7月l7日，华东野战军内线4个纵队按预定部署分路开进，途中遇暴雨，行动受阻。
18日晨，第九纵队第26师向上下豆腐峪以南高地攻击，该纵主力攻占荆山泉。第六纵队控制九顶山、凤凰山阵地，主力进至重喜官庄、埠下庄之线。第二纵队进达埠村南北一线。
经18日整天战斗，敌除以一部坚守历山、马头崮外围据点外，主力退踞主阵地顽抗。第九、第六、第二纵队抢占外围阵地后，分别对高庄、北布东、马头崮、古泉庄、吴家官庄、石钱山等地展开猛攻。
就在我军猛攻南麻的时候，胡琏向徐州方面求援。国民党统帅部急召25师、64师出动4个旅，向南麻增援。
l9日，敌25师、46师到达南麻以南的于家崮、牛心崮一线，遭到我七纵的阻击。
黄百韬在孟良崮战役中，由于指挥不力遭到蒋介石的处罚，这次要戴罪立功。在攻击之前，他命令炮火轰击我山头阵地，步兵开始攻击后，炮火即打向我军纵深。敌军采用轮番冲锋，对一个山头使用3个营的兵力，头一批垮了，第二批马上出动。敌军不但白天进攻，夜里也派小部队袭击，使我军得不到休息。
七纵在敌军的强大攻势下，打得勇敢顽强，在孟良崮补充的弹药，全部倾泻到敌军头上。
国民党守军在优势火力掩护下，依托密集地堡群，逐堡顽抗，反复争夺，战斗异常激烈。进攻各纵因弹药受潮失效甚多，攻坚器材准备不足，伤亡较大。战至20日，仅攻占北布东、马头崮、北刘家庄、沙沟庄、涝坡河等地。
第三部分：三军逐鹿中原 转入战略进攻外线出击（2）
21日上午，黄百韬的25师突破七纵60团的750高地，七纵转入二线阵地防御。
当晚，华东野战军拟再次组织进攻，东面李弥的第8军由昌乐、潍县地区进犯临朐，威胁华东野战军后方，策应南麻守军作战。困守南麻地区之敌又难以在短时间内全歼。为争取主动，即于当晚撤出战斗，各纵队分别转移至临朐西南及以南地区整顿。
南麻战斗是场恶战，华野4个纵队伤亡较大，本应休整一个时期。但敌第8军占领临朐，阻断我军向胶济线以北的后方通路，对解放区造成威胁。粟裕得知敌第8军刚到临朐，只有一般性防御工事，主力尚未全部到达，可以乘其立足未稳将其歼灭，以鼓舞我军士气。于是命令二、六、九纵围攻临朐城，七纵阻援，各部定于24日发起战斗。
临朐是座古城，三面环山，沂河、弥河等河流从城旁流过，平时水浅，到处可以徒涉。但遇到暴雨，山洪暴发，交通就被阻断。
24日下午，各部分路开进，又遇倾盆大雨，山洪暴发，河水陡涨，部队行动受阻。
当晚，第二纵队一部对临朐城南关发起攻击；第九纵队1个师由临朐城北直插龙岗，主力于25日拂晓发起攻击，突入北关；第六纵队亦向龙岗、尼姑山攻击，在第九纵队第27师配合下，歼灭该地守敌，切断了敌向潍县方向的退路。
25日，第二、第九纵队攻城；第六纵队攻歼临朐东北外围之敌，第七纵队第l9师向朐山攻击。
26日，九纵占领城外制高点粟山，守敌营长逃回城内，被李弥枪毙。二纵5师当天突入南关，对城墙多处实施爆破。因雨天潮湿，炸药包失效。一个突击连5次爆破，炸药包都没有响。
在华野指挥部催促下，5师夜里再组织突击，将城墙炸开大口，14团迅速冲进去7个连。但是由于两侧火力点没有肃清，很快被敌军火力封锁。二纵突入城内部队被敌军包围，陷入困境。
李弥以两个团国民党军进行反突击，我军7个连奋战3小时，因弹药用尽，大部伤亡。
六纵与九纵27师配合，攻占临朐东北的龙山、寨虎山等据点，歼敌一部。
此时，国民党军增援部队9师、64师开始向临朐增援，与七纵展开激战。粟裕为尽快解决战斗，命令七纵加强阻击力量，调六纵前来参加攻城。
当时，弥河水涨流急，河水暴涨，六纵冒险徒涉，人员装备被激流冲走淹没甚多，至28日夜才到达弥河以西。
29日晚，第二、第六、第九纵队全力发起总攻，虽然奋勇作战，终因弹药受潮，攻坚器材准备不足，协同动作不够密切，未能突破城垣。而阻援方向也由于兵力不足，三岔店东西一线阻援阵地被敌突破，难以争取时间保障攻城部队的安全。加上部队已连续作战半月，十分疲劳，伤亡又大，同时受山洪暴发影响，粮食、物资前送及伤员后运等均极困难。因此，华东野战军决心撤出战斗。
临朐之战，虽歼国民党军第8军7；000余人，但未达成预期的歼敌目的。
南麻、临朐战役，是华东野战军内线部队在转入战略进攻前夕组织实施的两次攻坚战。这两次战役对配合晋冀鲁豫野战军的战略进攻和本野战军外线部队的作战，都起了一定的作用。但由于主客观方面的许多原因，未能实现预定的战役决心，虽歼国民党军1。8万余人，而自身伤亡达2。1万余人，打成了消耗战。30日晚，各纵队分向胶济路北及诸城地区转移，争取休整补充，以利再战。
第三部分：三军逐鹿中原 转入战略进攻勇担责任
7月几仗没有打好，粟裕心情沉重。他分析几仗得失，认为“七月分兵”以后的作战行动，调动与扯散了敌人，打乱了敌人维持对山东“重点进攻”的部署，配合了刘邓大军在鲁西南的战略行动，这是战略上的胜利；但是，有几仗没有达到预定作战目的，打成了消耗仗，付出的代价较大，应该认真总结经验教训，作为负责战役指挥的指挥员，更应该引咎自责。
7月30日，部队在转移途中，陈毅、粟裕、谭震林发电报给张云逸、饶漱石、黎玉并报中共中央和刘伯承、邓小平，报告已经放弃临朐，同时报告：“我们接连几仗未打好，待检讨后，详细具报。”
8月初，华野指挥机关转移到益都地区，陈毅、粟裕、谭震林一起商议如何总结经验教训，向中共中央写报告。陈毅和谭震林提议，由粟裕起草南麻、临朐战役初步总结的电报稿。
8月4日这天，粟裕起草了关于南麻、临朐战役的初步总结的电报报告中央军委，引咎自责。
陈毅对此甚感不安。他始终认为，几仗未打好，彼此有责，不能由粟裕一人承担责任。
这时，陈、粟、谭已经研究确定，由谭震林组织一个指挥机构率领第二、第七纵队前去胶东休整。出发前，谭震林挤出时间给粟裕写了一封信，谈了自己对这次战役的看法，请陈毅转交。陈毅当着谭震林的面将信看了一遍，准备3人一起交换看法。但由于指挥部即将移动，未能安排出时间。
当夜，野战军指挥部经由临淄西关、索镇到达郭店。陈、粟在处理其他紧急公务之后，作了彻夜长谈。
8月6日，陈毅发出给中央军委和华东局的电报，谈他对几仗未能打好的看法，以及他对粟裕的评价。电报说：
“我认为我党二十年来创造杰出军事家并不多。最近粟裕、陈赓等先后脱颖而出，前程远大，将与彭（德怀）、刘（伯承）、林（彪）并肩迈进，这是我党与人民的伟大收获。两仗未全胜，彼此共同有责，不足为病。谭、我本此观点，互相研究教训，粟亦同意。……我们对战役指导部署历来由粟负责，过去常胜者以此。最近几仗，事前我亦无预见，事中亦无匡救，事后应共同负责，故力取教训以便再战。军事上一二失利实难避免，虚心接受必为更大胜利之基础。”