1943年1月18日，駐魯南之新編第4師師長吳化文率部投敵，所部改編為偽軍，並勾引日軍打擊我軍，使魯南形勢逆轉。吳部聯合日軍在原新4師駐地魯村、三岔店等地修築炮樓，增設據點，使日軍深入了蘇魯戰區魯南遊擊根據地的腹地，而且與蘇魯戰區總司令部所在地東里店，僅咫尺之隔。
日軍乃調集原駐膠東的獨立混成第5旅團一部，原駐膠濟線的獨立混成第6旅團主力等部共約1.5萬餘人，配合飛機數十架，在獨立混成第6旅團旅團長興村的指揮下，發起對沂蒙山區蘇魯戰區總司令部的大“掃蕩”。2月20日夜，日偽軍約3000餘人，正式開始“掃蕩”；以後不斷增兵，最多達1萬餘人。
蘇魯戰區當時在總司令部附近的部隊只有第51軍，兵力計有51軍軍部率輜重兵團、獨立第1團，第113師師部率第338、339兩個團，第114師342團和340團的兩個營，以及配屬指揮的第2挺進縱隊，山東省政府特務營等，總兵力不足5000人。加之吳化文部叛軍的引導，“掃蕩”戰開始不久，日軍便相繼攻佔了第113師和第114師一部扼守的重要陣地。
厲文禮
韓子乾
國民黨軍隊傷亡慘重，第2挺進縱隊司令厲文禮、第113師師長韓子乾先後受傷被俘，蘇魯戰區總司令于學忠也負傷，113師339團團長王琨和該團第1、2營營長等犧牲，339團和338團第1營損失殆盡。
于學忠
戰至3月上旬，日軍已基本清掃了蘇魯戰區司令部所在地，便撤走日軍，僅留吳化文部編組成遊擊小組，四處活動，“清剿”蘇魯戰區。該役，蘇魯戰區部隊殲滅日偽軍共千餘人，自己則傷亡千餘人、失蹤千餘人，合計2000餘人，即損失過半。戰後蘇魯戰區總司令部在魯南根據地難以立足，經請示國民政府軍委會後，獲准撤離魯南，移往皖北。
1943年2月，日軍掃蕩蘇北，韓德勤率部向淮東突圍。同時日軍連續兩次掃蕩魯南，致防區據點喪失殆盡。國民政府軍事委員會鑑於蘇魯戰區形勢日趨險惡，戰區所屬部隊需待整補，乃命令放棄魯南及蘇北根據地，向皖北轉移，轉至安徽阜陽。魯南之國民黨軍沂蒙遊擊基地也在1941年日軍“掃蕩”中丟失。1942年，魯中、魯西的國民黨軍蘇魯戰區主力在日軍連續“掃蕩”下呈不支狀態，計劃中前往增援的第92軍李仙洲部又在魯西南與八路軍摩擦中戰敗。1943年8月，國民政府軍事委員會將幹部撤出山東。至此，蘇、魯兩省敵後已無國民黨軍主力，徒有其名的蘇魯戰區於1944年5月明令撤銷。
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