部隊在進攻嶧縣城的戰鬥打響之前進行戰前動員
在發起嶧縣城戰鬥的同時，左縱隊華中野戰軍第一師向棗莊發起進攻。駐棗莊國民黨軍隊的工事十分堅固，日偽時期就有電網、城牆、外壕、碉堡、鹿砦等。山野第一縱隊於19日黃昏，配合華中野戰軍對棗莊之國民黨軍發起攻擊。戰鬥持續至20日下午1時，全部殲滅整編第五十一師師部與兩個團，生俘師長周毓英及部下8000餘人。至此，魯南戰役勝利結束。21日，毛澤東以中央軍委的名義致電陳毅、粟裕、譚震林：“棗莊攻克，第五十一師全殲，甚好甚慰。望對有功將士予以嘉獎。”
1947年1月，粟裕將軍指揮攻打棗莊時親自標註了各參戰部隊進攻的線路
魯南戰役從1947年1月2日始至20日結束，歷時18天，人民軍隊以傷亡8000餘人的代價，全殲美式裝備的國民黨整編第二十六師、第一快速縱隊、整編第五十一師、整編第五十二師一個團，共5.3萬餘人。俘虜整編第二十六師中將師長馬勵武、第一快速縱隊步兵第八十旅少將旅長車藩如、整編第五十一師中將師長周毓英、少將副師長韓世儒、第一一三旅少將旅長李玉唐、第一一四旅少將旅長李步清以下3.6萬餘人，斃整編第二十六師第四十四旅少將旅長蔣修仁以下1.3萬餘人，傷其官兵4500餘人。繳獲了大批武器裝備：坦克24輛，各種大炮217門，汽車 474輛，輕重機槍1048挺，電臺13部，電話機66部。
繳獲國民黨第二十六師的大炮
魯南戰役開創了人民軍隊在一個戰役中殲滅國民黨兩個整編師五個旅和一個快速縱隊的先例，是解放戰爭時期山東戰場上的第一次大捷。尤其是美蔣合建、由美國裝備訓練、苦心經營的“國軍精華”——第一快速縱隊的被殲，使國民黨內部和美國顧問團大為震驚。魯南戰役的勝利，打破了國民黨軍進犯山東解放區、準備以蘇魯兩地為戰略重點、集中兵力控制隴海路東段的美夢，打擊了國民黨軍的囂張氣焰，是繼宿北戰役以後取得的又一重大勝利。
被俘的國民黨軍官兵
魯南戰役後，山東軍區與華中軍區於1947年1月23日合併，成立華東軍區；山東野戰軍與華中野戰軍合併，成立華東野戰軍。
1947年3月，蔣介石被迫放棄對解放區的全面進攻，改為集中兵力對陝北和山東實施重點進攻。為粉碎國民黨軍重點進攻，華東野戰軍集中優勢兵力，於5月13日發起了孟良崮戰役，經三晝夜激戰，於16日勝利結束，全殲蔣介石王牌整編第七十四師及整編第八十三師第十九旅第五十七團。遵照華東局的指示，孟良崮戰役發起後，棗莊地區地方武裝積極配合主力作戰，採用靈活的戰法襲擊國民黨軍，切斷國民黨軍需補給線，牽制了國民黨軍，盡全力支援了戰役。
孟良崮大捷後，魯南區黨委和軍區在徐莊召開祝捷大會，熱烈慶祝孟良崮大捷。魯南二地委、二專署和第二軍分區也在麓水縣辛莊召開了由地方武裝、人民群眾共萬餘人參加的大會，隆重慶祝孟良崮大捷。
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