战至16日，华东野战军攻占大碾、碉窝、520高地和540高地，将整编第74师压缩至孟良崮、芦山、600高地一线狭小地区内。
整编第74师阵地均为岩石山地，无法构筑工事，人员、武器都暴露在华东野战军的密集火网之下，空投的粮弹也多落于阵地以外，伤兵无法后送，呻吟不绝，军心动摇。
16日上午，蒋介石曾向各路增援部队亲下手令，称：“山东共匪主力今向我军倾巢出犯，此为我军歼灭共匪完成革命唯一之良机。凡我全体将士应竭尽全力，把握此一战机，万众一心，共同一致，密切联系，协力迈进，齐向当面之匪猛攻，务期歼灭共匪，以告慰总理及阵亡将士在天之灵。如有萎靡犹豫，逡巡不前或赴援不力，中途停顿，以致友军危亡，致匪军漏网逃脱者，定必以畏匪避战，纵匪害国贻误战局，严究论罪不贷。希望奋勉勿误。”
同日下午，汤恩伯也电令第1兵团各部，救援整编第74师，说：“我张灵甫连日固守孟良崮，孤军苦战，处境艰危。我奉命应援各部队，务须以果敢之行动，不顾一切，星夜进击，破匪军之包围，救袍泽于危困，以发扬我革命军亲爱精诚之武德与光荣。其有徘徊不前，见危不救者，绝非我同胞所忍，亦为恩伯所不忍言也。”
在蒋、汤的严厉督促下，国民党军各路增援部队加速向孟良崮地区前进。与整编第74师毗邻的国民党军10个师（军）尽管近得相距不过几公里，但都被华东野战军的阻援部队牢牢地钳制住。
第二部分：全军奋起反击 迎敌全面进攻孟良崮上鬼神号（2）
当日下午2时，整编第74师师、旅、团、营全部失去通信联络，已全线崩溃，坐以待毙。
华野六纵副司令皮定钧向特务团团长何凤山下达命令：
“你的第一步任务是打下孟良崮底下那个山头，有个立足点；第二步任务是从那里往上打，这会很困难；最后的任务是打到孟良崮山顶，直捣74师指挥所，活捉张灵甫。”
何凤山的六纵特务团多是技术兵种，只有1个警卫营、3个连。何凤山带领部队向孟良崮山山脚下的小山头出发，不一会就占领了小山头。
凭借着火力支援，警卫营从小山头向孟良崮进攻。由于孟良崮山光秃且陡峻，敌人的火力很强，部队运动缓慢，为了减少伤亡，何凤山采取前轻后重的战术，迫使敌人火力点暴露，然后再想办法消灭这些火力点。
特务团就这样一面消灭敌人的火力点，一面向山顶艰难地前进，部队好不容易接近了山顶。
突然，从山上冲下一支队伍，与特务团混在一起了。原来是74师参谋长魏振铖带领师部人员企图突围，这股敌人很快被特务团俘获了。魏振铖告诉何凤山，张灵甫在顶上山洞里。
孟良崮顶呈蘑菇状，很难攻进去，何凤山组织战士搭人梯，迈向山洞。
在山洞里，张灵甫正嘶哑着嗓子向南京呼叫：
“南京，蒋先生！”
“你是谁？”蒋介石回答。
“我是张灵甫。黄百韬不援救我，李天霞不援救我，现在已到了困难的顶点，不必派飞机来救援，弹药都落到共军手中，我已到了‘尽忠报国’的时候，并已写好了遗嘱……”
就在这时候，74师副师长蔡仁杰、538旅旅长卢醒各自拿出老婆孩子的照片，相对而哭，不肯将枪口对准自己的脑袋抠动扳机。74师副参谋长严运良向洞口跑去，在洞口向腮帮子擦着皮打了一枪，弄得满脸血污，横在洞口装死。经过这样一闹，大家都不想死。而且集体成仁的机会已经失去了，洞外的手榴弹、子弹已经打进山洞。
“你们不要打了，我们的师长都被你们打死了！”洞里人大声喊道。
枪声停了，但继之而来的是更大的声音，此时狂风大作，雷声怒吼，飞沙走石，向孟良崮东南方向吹去，接着大雨从天而降。真是天意，假如暴风雨提前几天降临，74师不致断水。
3连连长第一个冲进了山洞。
“这是我们师长。”发报机电讯员指着一具尸体说。
那具尸体趴在地上，一名战士翻转过尸体，取下胸符，上写中将张灵甫。
蒋介石做梦也没有想到他的“御林军”会这样快被彻底全部地消灭掉，正如战斗结束后，战士们唱的一首打油诗：
如今战场孟良崮，
七十四师埋枯骨，
两万兵马被包围，
飞机送饭运水吃，
翻云覆雨成乌有，
跛脚师长张灵甫，
唯有老蒋闷声哭。
孟良崮战役，华东野战军彻底粉碎了国民党军统帅部“鲁中会战”计划，沉重地打击了国民党军对山东解放区的重点进攻，极大地震动了其内部。
蒋介石哀叹：“若然不惜牺牲一己，以策全局之安危，牺牲本军，以赴友军之急难，而确能死而不屈，舍身取义，为我陆军整编第74师全体官兵，在最近鲁南一役之壮烈殉职者，为国军剿匪以来，最悲壮光辉之史诗。”同时，蒋介石认为：整编第74师被歼灭，“这是我军剿匪以来最可痛心、最可惋惜的一件事”。
第1兵团司令汤恩伯被撤职，整编第25师师长黄百韬、整编第83师师长李天霞等也受到处分。
当时国民党政府国防部第3厅厅长郭汝瑰认为，整编第74师失败的原因是各部队不协同及战斗力差。1947年5月17日，他在日记中写道：“得知74师在孟良崮情况不明，余以纯军事立场觉得此次失败十分怪异。盖74师左右翼友军均相距五六公里之遥，何以竟三日之久不能增援？”“各部队如此不协调，战斗力如此之差，除失败而外，当无二路。有主义的部队必战胜无主义的部队。”
不久，国民党在南京玄武湖树起了一块纪念74师的石碑。
蒋介石特为张灵甫颁发第3号旌忠状，并明令以山东蒙阴县更名为灵甫县，以驱逐舰一艘命名“灵甫”号。1949年蒋介石逃到台湾后，于“军人魂”祠堂列张灵甫为“烈士”第一人。
第二部分：全军奋起反击 迎敌全面进攻孟良崮上鬼神号（3）
孟良崮战役的胜利，对国民党反动派是最沉重的一击，对解放区军民是极大的鼓舞，迅速改变了山东战局，并且推动全国战局向有利于人民的方向发展。
5月22日，延安新华社发表时评说：“华东人民解放军和华东解放区的人民，在全中国人民的爱国自卫战争中，担负的任务最严重，得到的成就也是最荣耀的。”“这次蒙阴胜利在华东人民解放军的历史上更有特殊意义，因为：第一，这是打击了蒋介石今天最强大的和几乎唯一的进攻方向；第二，这是打击了蒋介石的最精锐部队；第三，这个打击出现于全解放区全面反击的前夜。”“蒋介石以近100个旅使用于华东战场，欲以此决定两军胜负。这个主观幻想业已接近于最后破灭。”
战后，陈毅司令员深情地吟诗一首，记载了这一战役的伟大胜利和全军指战员的欢乐。诗曰：
孟良崮上鬼神号，七十四师无地逃。
信号飞飞星乱眼，照明处处火如潮。
刀丛扑去争山顶，血雨飘来湿战袍。
喜见贼师精锐尽，我军个个是英豪。
我军个个是英豪，反动王牌哪得逃。
暴戾蒋朝嗟命蹇，凄凉美帝怨心劳。
华东战局看神变，陕北军机运妙韬。
更喜雨来催麦熟，成功日近乐陶陶。
5月30日，陈、粟、谭报告中央军委并刘、邓：
“（一）据最后调查证实，74师师长张灵甫、副师长蔡仁杰、58旅旅长卢醒，确于16日下午2时解决战斗时，被我六纵特务团副团长何凤山当场所击毙。当特务团何副团长走近张灵甫等藏身之石洞，据师部副官出面介绍为张灵甫等人。现尚在俘官处可证。
（二）另查出51旅旅长陈传钧、副旅长皮宣猷、57旅旅长陈嘘云、参谋长魏振铖、副参谋长李运良、58旅副旅长贺翊章、师新闻处副处长赵建功均被俘，现在野战俘官处生活。”
6月9日，孟良崮战役中放下武器的敌第74师将校举行时事座谈会，陈毅和到会者会见，一一握手并致慰问。当将校们谈到74师失败的原因时，陈毅说：
“历来国民党军失败均归咎国防部，归咎陈诚，我在此替陈诚分辩几句。其实陈诚本人也很难作主，一切都有蒋介石老头子紧紧控制着。”
谈到蒋军失败的原因，陈毅说：“蒋介石自北伐中期叛变人民，走上法西斯独裁专政的道路。蒋介石的这一条反人民的错误的政治路线，必然产生错误的战略路线。在蒋介石独裁媚外的政策与战略的双重错误下，国民党军队之遭受失败是必然的。例如贵军在抗战中的战功表现很好，战斗力亦堪为国民党军队之冠。可是一到内战战场，仍然逃不脱被歼的命运。各位应深深研究其中的原因。”
陈毅又说：“对于各位此来，我应负责照料大家、爱护大家。贵师长张灵甫、副师长蔡仁杰之牺牲，毫无意义，应该惋惜。各位留在解放区内好好研究问题，重新认识问题，各位应视为平生最大幸事。我们能帮助你们的地方，一定尽量帮助你们，绝不为难。”
第三部分：三军逐鹿中原 转入战略进攻七月分兵（1）
外线出击，打破敌人重点进攻
七月分兵
1947年5月下旬的一天，南京军官训练团。
在第三期研究班上，蒋介石说：“我自张师长（灵甫）殉职以后，立刻命令前方（沂蒙山区）部队停止进攻，同时召集各将领来彻底检讨，彻底研究，彻底改正我们部队的作风和习惯，重新决定我们的战略战术。必须等到我们全军一番起死回生的改造之后，才能作进一步的打算。”
然后，蒋介石又像赌咒发誓似地说：“沂蒙山区之战，是我们革命军人生死存亡的一战，挽回颓势，把握胜利，就要从这一战开始。”
为挽救山东战局，蒋介石起用了日本战犯冈村宁次为顾问，在南京、徐州、临沂召开了多次军事会议，检讨战局，研究对策，提出了“并进不如重叠，分进不如合进，以三四个师重叠交互前进”的作战方针，并撤换了前线指挥官，以陆军副总司令范汉杰调赴鲁中前线统一指挥，重新编组进攻兵团，将进攻主力9个整编师共24个旅，调集在莱芜至蒙阴不及50公里的正面，摆成方阵，加配了山地作战器材和炮兵、工兵，在各要点囤积了大批作战物资，准备发动新的进攻。
1947年5月22日，陕西靖边县五家湾（今属安寨县）。
在一间简陋的农舍里，毛泽东一根接一根地抽着烟，陷入深思之中。
胡宗南大举进逼延安。党中央、毛泽东高瞻远瞩，为实现解放全中国之目标，为实现最后的胜利，决定兵撤延安。
1947年3月18日下午5时许，毛泽东亲自率领我党中央机关，从容不迫地撤离延安，将一座空城留给了野心勃勃的剿共头子胡宗南。
蒋介石、胡宗南进攻延安，早在党中央、毛泽东预料之中，并早有思想准备。1940年，毛泽东就指出，即使延安失守，仍然坚持边区。大家准备�