陳毅和粟裕同志合影
1946年7月，國民黨徐州綏靖公署主任薛嶽指揮徐州地區的國民黨軍兵分四路向蘇中、淮南、淮北、魯南大舉進犯。8月20日，由徐州北上的國民黨軍隊進犯嶧縣南部地區。
10月6日，位於韓莊的國民黨整編第五十一師和由淮北調來的整編第二十六師（附第一快速縱隊）向嶧縣、棗莊進犯。10月8日，國民黨軍侵佔嶧縣、棗莊。
10月30日，山東野戰軍第一縱隊、魯南軍區第十師發起傅山口反擊戰，擊潰國民黨第七十七師。
陳毅司令員視察華東部隊
11月，山東野戰軍第一縱隊、第十師和由淮北作戰返回魯南的第八師以及濱海警備旅發起臺棗線反擊戰，共殲國民黨軍隊3000餘人，收復了濤溝橋、南北洛、泥溝、燕子井等地。
1946年12月18日，為了扭轉戰局、爭取戰爭主動權，中央軍委和毛澤東電示陳毅、粟裕：蘇北戰役結束後的“第二步作戰似以集中主力殲滅魯南之敵，並相繼收復棗（莊）、嶧（縣）、臺（兒莊），使魯南獲得鞏固，然後無顧慮地向南發展，逐步收復蘇北、蘇中一切失地。”25日又電示：在魯南“打一個比宿遷更大的殲滅戰”。
12月28日，陳毅、粟裕在趙鎛縣劉家港口村主持召開了魯南作戰會議，會議決定山東、華中野戰軍協同作戰，回師魯南殲滅國民黨軍第二十六師及快速縱隊。戰役分為兩個階段進行，第一階段圍殲整編第二十六師及第一快速縱隊；第二階段乘勝擴大成果，以右縱隊攻取嶧縣城，以左縱隊追殲整編第三十三軍。
1947年1月1日拂曉，華東各參戰部隊秘密進入集結地域，野戰軍指揮部也於2日晚全部進入碑柱一帶駐地。
部隊從蒙陰山區向魯南前線開進
2日晚22時，魯南戰役打響。激戰至4日晨，國民黨第二十六師師部及所屬兩個旅大部被殲，殘部則被緊緊包圍在陳家橋、作字溝狹小地區內。第二十六師師長馬勵武多次向徐州求援未果，下令第二十六師和第一快速縱隊殘部向西突圍。華野左右兩路縱隊遵照陳毅司令員的命令，多路出擊，奮力追擊堵截。從上午10時激戰至下午3時，除先頭的七輛坦克狼狽逃往嶧縣城外，全部美式裝備的整編第二十六師和快速縱隊共3萬餘人全被被殲。戰役第一階段至此勝利結束。
第一階段戰役勝利後，華東野戰軍指揮部決定乘勝擴大成果，發起第二階段作戰，攻取嶧縣、棗莊。1月9日晚，右縱隊發起嶧縣城戰鬥。各部隊在猛烈炮火掩護下，分別向國民黨軍隊發起攻擊。戰至11日凌晨2時左右，城內國民黨軍基本被全殲，就連在圍殲第二十六師與第一快速縱隊時逃到嶧縣的7輛坦克也被繳獲，第二十六師師長馬勵武和上校副參謀長牛犇被活捉。
魯南戰役的指揮員合影。從左至右：葉飛、丁秋生、韋國清、鄧子恢、陳毅、唐亮、粟裕、陳士榘、譚振林
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