泰安战役获胜后，华东野战军形势并不乐观。蒋军对山东实施重点进攻并未停止。尤其南线敌三个兵团北进速度加快，特别是中路第一兵团八个整编师更为突出。一九四七年五月上旬，其主力整编74师、25师攻占垛庄、桃墟地区后，74师从正面，25师从左冀，立即向坦埠发起攻击。同时，其第七军和整编48师向界湖进击，从右后侧协同74师坦埠作战。整编83师以一部兵力在74师指挥下，向马牧池方向攻击，师主力在青驼寺转为兵团预备队。整编65师防守蒙阴，保障25师左翼安全。敌第一兵团司令部带整编57师驻临沂、郯城地域。敌三兵团主力整编11师攻占新泰，第二兵团主力第五军攻占莱芜，第二绥靖区第12军夺占泰安。敌军集结重兵，从东、南、西北三面，向驻鲁中地区的华东野战军主力全力压来。华东野战军首长四月底判定，敌重兵云集蒙阴地区，使战机难寻，故采取放弃一些城镇，诱敌深入，寻机歼其孤立突前一部之计，主力撤至博山，张庄以东地区集结待机。
五月十二日，敌五大主力之首整编74师攻击坦埠，位置突前，且居于战线中央，全师兵力兵器展开于沂蒙山区，陷于机械化兵团行动不利的地形之中，并与左右之敌有较大空隙。加之74师深受蒋介石宠爱，平时专横跋扈，目中无人、气焰嚣张，唯我独尊，与其他敌军矛盾很深。华野首长经慎重研究，决心集中优势兵力，以1、4、6、8、9五个纵队及特纵大部组成主攻兵团，从敌万军之中，割裂74师与其他部队联系，不惧任何艰险，不惜任何代价，誓将号称“天下第一王牌军”的整编74师，一举歼灭。以2、3、7、10纵队组成阻援兵团，在鲁南、鲁中军区地方武装配合下，全力阻击东、南、西北方向敌援兵，保障主攻兵团顺利歼敌。
经请示中央军委同意后，华野司令部定于五月十三日发起在坦埠以南，垛庄以北地区，歼敌整编74师及整编25师的孟良崮战役。同时，向全军下达南字第一号作战命令：一、九纵以一个师控制坦埠及西南罗汉山至蓝石山一线阻敌进攻，主力向西南出击、经马牧池攻占雕窝，配合四纵攻击芦山。二、四纵以一部兵力控制北楼以北山地，主力向南进击，攻占孟良崮要点后，配合九纵攻占芦山。三、一纵以一个师攻占曹庄以北阵地，并向蒙阴方向敌整编65师警戒。主力向黄斗山、界牌进击。并沿公路南下，攻占垛庄，截断敌74师退路。四、八纵全力由薄板台向盘龙山、红山崮、响马山、磊石山进击。并以一部兵力向小埠、泉桥之线进击，截断敌74师向青陀寺之退路。并以一个团对青陀寺敌83师警戒，阻其北缓。五、二纵集结于界湖至张庄集、黄崖顶地带，保障八纵侧翼安全。并策应七纵阻敌48师援敌。六、六纵从青陀、垛庄以西地区，经云蒙山东麓，向青陀寺至垛庄之线攻击，配合正面我军围歼敌74师。七、鲁南地方部队从六纵右翼向敌83师侧后进击，截断临沂至青陀寺公路，并一部兵力，在临沂近郊牵制敌57师。八、七纵位于莒县以西，沂水以南地区，牵制敌48师。九、十纵在博山西南阻击敌第5军进攻，并吸引敌11、75、85师等部北进，使其无法南援敌74师。十、三纵于南线打响后，插入新泰与蒙阴之间的常路村，阻击敌五大主力之一整编11师东进南援74师。十一、特纵以部分榴弹炮配属七纵牵制敌48师，主力于战斗打响后，进至坦埠以东参战。
孟良崮战役定于五月十三日夜发起。贺健师长所在的三纵，攻占泰安后就地进入休整。四月底，三纵奉命与一纵、六纵向西南进击，一纵攻占宁阳，三纵包围新泰守敌整编11师，准备会同六纵攻城。五月三日，敌情发生变化，国民党军五大主力之一的第五军迅速南下，并靠近整编11师，我军立即从新泰撤围，六纵留在鲁南敌后的铜石、唐村地域待机，一纵北撤至大张庄，三纵撤至大张庄以北的鲁村。五月十二日晚，八师师长王吉文、九师师长郭廷万来到七师，望望老战友贺健师长。贺健师长拿出一壶好酒招待他俩。
席间，王吉文师长对贺健说：“老贺，听说了吗，华野准备集中优势兵力打74师。”贺健师长一听来了精神，兴奋地说：“早听说74师是蒋军头等主力，全部美式装备，娘卖B的，老子总想跟他交交手，可惜没机会遇见他。”王吉文师长说：“我和老郭在莱芜战役中担任南线阻击时，在临沂城下与74师交过手。说实话，74师还是蛮有战斗力的，装备精良，士兵清一色的汤姆式冲锋枪、卡宾枪，炮兵团都是美式新型105榴弹炮，炮手训练有素，炮打得很准。你的老战友六纵王司令员在涟水打74师时，吃过很大的亏。”郭廷万师长接着说：“74师冲击前进时，站在第一排的都是青年军官，端着冲锋枪，嘴里不停地‘噢噢’吼叫，还真有股子狠劲。”贺健师长不屑一顾地说：“74师除了武器好之外，战斗力还能超过小日本？连日本鬼子老子都没放在眼里，74师算个球！娘卖B，老子要碰上它，非宰了这只肥羊，把他的各种宝贝武器抢过来，好好装备一下七师！”贺师长的话，逗得王郭俩位哈哈大笑。
五月十三日上午，“孟良崮战役”作战命令下到三纵。三纵司令员何以祥，政委丁秋生召集各师师长、政委开会，传达战斗命令，研究具体打法。纵队副参谋长马冠三传达野司南字第一号作战命令后，何以祥司令员说：“围歼敌整编74师是个艰巨任务，也是件令人激动兴奋的事。我们三纵虽然不参加围歼74师的主攻兵团，但是在新泰与蒙阴公路间阻击整编11师增援，任务也非常重。
大家知道，整编11师也是蒋军五大主力之一，武器装备在蒋军序列中属超一流水平，有美式坦克、重炮，全师辖11、18、118三个整编旅，共3万余人，战斗力很强。师长胡琏指挥作战诡异狡诈，在蒋军诸多将领中，算是能打会打的战将之一。因此，我们要慎密研究作战方案，不惜一切代价，坚决阻击整编11师东进南下增援，决不能从我们手中放过敌一兵一卒，坚决保证华野主力全歼整编74师的战役企图顺利实现。纵队首长研究决定，先听听各位师长、政委的意见，取其精华，完善作战计划。”与会者一阵切切私语，并推举七师师长贺健先发表意见。贺健师长也没客气，说道：“可惜，可惜，三纵不参加主攻兵团，不能亲手灭了整编74师，我实在不甘心。野司让我们打阻击，整编11师是五大主力之一，战斗力与武器装备不比74师差多少，全师辖三个整编旅三万余人，兵力兵器对比我们处于劣势，因此，我认为在新泰、蒙阴公路间阻击敌11师，一味死守是绝对守不住的。我们伧促进入阻击阵地，时间不允许我们构筑坚固的防御工事，也无法在短期内形成完整的防御体系，在敌重炮和坦克的轰炸和冲击下，死守硬顶坚持不了多久，阻敌三天的任务也无法完成。我的意见是，采取机动防御的战术，在防御正面最多摆一个师的兵力，并在局部采取以攻代守，以空间换取时间的战法，以拖住、疲惫敌军为主。在主阵地侧翼，隐蔽集结纵队主力，待敌攻击疲惫不堪之时，突然发起猛烈地反冲击，击垮敌军攻势，歼敌军有生力量，并顺势收复丢失的阵地。只有采取这种打法，我们才能把握战场的主动权，抗击敌整编11师三天的任务，才有把握完成。”
八师师长王吉文接着说：“我完全赞同贺师长的意见，咱们就跟敌11师来个硬碰硬，你敢打过来，老子就敢杀过去，绝不手软，毫不示弱，娘卖B的，让敌人搞不清我们到底是打阻击还是打攻击。同时，我建议由八师担任正面防御，由七师担任反冲击任务。”
贺健师长忙摆摆手，说：“如果纵队首长同意采取这种打法，七师愿意担当正面防御，并建议由八师担任反冲击主力。八师必竞是纵队乃至华野的头等主力师，我相信王师长率八师打反冲击，一定能把****的胡琏打得屁滚尿流。”
贺健师长的话，引来一阵大笑。几位纵首长研究一下，何司令员宣布，采取贺健、王吉文两位师长提出的机动防御、以攻代守、以空间换取时间的战法。由七师在新泰、蒙阴公路间的常路村两侧，占领大、小方山及周围高地，坚决堵住敌整编11师东进南援。七师阻击作战要坚持以小规模反冲击为主的战法，尽量拖住疲惫敌军，拖得越久越好。九师在七师右翼蔡庄地域构筑防御工事，协同七师防作御战，同时，监视阻击敌第五军南下增援。八师为纵队反冲击主力，隐蔽集结在大方山后腰部，待七师边打边撤至八师集结地时，突然发起反冲击。要发扬我军英勇善战，不怕牺牲，不畏强敌，一往无前的光荣传统，坚决果敢的消灭进犯之敌，并收复失去阵地。”
政委丁秋生在会上作了政治动员，要求各师搞好政治发动，党员、干部要发挥模范带头作用，率先垂范，英勇作战。要大力开展立功活动，号召纵队全体官兵，坚决守住阵地，坚决打退敌人进攻，保障野司主力全歼敌整编74师，活捉敌师长张灵甫。
五月十四日拂晓，三纵按七师、纵直、九师、八师行军顺序，由驻地向南开进，直插新泰至蒙阴公路间的常路村。经一昼夜行军，十五日下午三时，七师抵达常路。贺健师长根据纵队常路阻击作战命令，令19团1、2营控制常路以北380、400、410等高地。20团1、2营控制常路以南岭岗埠一带诸高地，两个团的三营分别控制大、小方山主阵地，21团隐蔽集结在前沿阵地两冀，准备对进攻之敌实施反冲击。
贺健师长对三个团的首长说：“常路南北两侧的诸高地，是我师机动防御的主战场，19、20团的四个营，要组织强大火力，依托高地及工事，集中全团轻重机枪、迫击炮，以猛烈火力打击，死死控制公路，坚决阻敌东进。如敌人打上来，21团要坚决反击下去，打退敌人，收复丢失的阵地，用以攻代守、以空间换取时间的战法，拖住敌人，耗其精力，能拖多久就拖多久。在予敌以重大杀伤后，适情况可以有顺序有计划地逐一放弃。但是大、小方山是我师防御阻击的主阵地，也是八师实施反冲击的集结、出发地域。担任大、小方山主阵地防御的两个营，要抱定人在阵地在，有我无敌，有敌无我的决心，不惜任何代价，誓死坚守阵地，半步不退，寸土不让。师炮兵营用全部火力，支援大、小方山主阵地的阻击作战。师指挥所设在大方山主阵地，如果大、小方山守不住，老子决不活着走下去。我手中只有师特务连和警通连，必要时，也拿出来参加大、小方山战斗。你们回去后，立即组织部队构筑防御工事，前沿阵地要多挖机枪掩体和散兵坑，大、小方山要在反斜面构筑大型掩体。要向战士们讲清楚，搞土工作业一要吃苦，二要认真，敌整编11师榴弹炮团、坦克连火力很猛，只要搞好防炮袭，就能减少伤亡，取胜的把握就更大。”当日下午四时，贺健师长命师特务连派出一个排，前出至前沿阵地三公里处警戒。全师上下开始全力构筑防御工事，挖战壕、修掩体，干得热火朝天。贺健师长丝毫不敢怠慢，带领几个参谋在各个阵地检查指导，并让炮兵营长带各连连长，深入各防御阵地，实地测定火炮射距，确定射击诸元，选定炮群基本射击阵地与预备阵地。
七师在常路两侧山上忙了近三小时，天色已暗，敌整编11师丝毫不见动静。师司令部一些参谋人员纷纷对贺健说：“师长，孟良崮战役已经打了两天，敌人是不是不从常路出兵增援？”贺健师长埋头看着地图，半天才抬起头，用肯定的语气说：“敌整编11师除非抗命不遵，看着74师被歼而见死不救。只要胡琏增援张灵甫，他非走新泰至蒙阴的公路不可。因为机械化兵团离了公路寸步难行，山间小道走不了胡琏的坦克、大炮和重型卡车。”
此时，纵队骑兵送来野司战报：孟良崮战役于十三日晚正式打响，敌整编74师和83师57团，被华野五个纵队包围困在孟良崮、芦山地区。经两天激战，歼敌大部，敌尚在垂死挣扎，拼命顽抗中。野司命令主攻部队加快攻击速度，不惜任何代价，务必于十六日下午全歼敌74师。同时，敌调动十个整编师增援孟良崮，对主攻部队形成极大压力。野司要求阻援部队，要坚决堵住敌军至十六日夜，保障主攻部队顺利夺占孟良崮、芦山，全歼敌整编74师。
贺健师长看完战报，顺手递给其他师首长，对参谋人员说：“立即通知部队，三分之一部队连夜加固工事，三分之一部队做好战斗准备，三分之一部队睡觉休息，每隔四个小时依次换班。”转身又对李野岗政委、李家益参谋长说：“我敢肯定，敌整编11师明天上午肯定投入战斗。”李参谋长说：“如敌人今晚就发动进攻，我们是不是先做些战前准备？”贺健师长摇摇头说：“老李，胡琏打仗又奸又滑，他绝对不敢打夜战。把机械化兵团投入夜战，视野不清，协同不便，组织指挥更加困难，胡琏绝不会冒这种风险。你命令一线部队要加强前方警戒，并合理安排好修工事和战斗值班，要保证每个战士今晚能睡四五个小时觉，保持充沛体力，明天与胡琏决战。”
十六日早八时，胡琏指挥整编11师三个旅，由新泰杀向常路，立即遭到三纵炮兵团猛烈炮击。由于敌军毫无防备，刹那间被炸倒一片，在混乱中慌忙后退。贺健师长在大方山师指挥所用望远镜观察敌军动向，见敌溃退，命令参谋人员：“立即通知前沿阵地，只留几个战士警戒，其余全部撤到高地反斜面隐蔽，敌人马上要炮击报复。”半个小时后，敌整编11师的强大炮群，开始火力急袭七师各防御阵地，炸得尘土暴起，石头横飞，阵地上黑烟笼罩，炮声震天。
二十分钟后，敌炮火开始延伸，贺健师长命令部队进入阵地，抗击敌人的攻击。敌整编11师18旅两个团，在坦克连六辆坦克掩护下，分别向常路两侧前沿阵地，发起集团式冲击。敌军端着冲锋枪，高声呐喊，一窝蜂似地冲向七师前沿阵地。七师防守前沿阵地的四个营，用60迫击炮、轻重机枪、手榴弹向敌反击。前排的敌人被打倒，后面的继续往前冲，前沿阵地被敌我双方的枪炮，打得如同天崩地裂，震耳欲聋。贺健师长骂道：“娘卖B的，胡琏的11师真不要命了，命令炮兵向敌进攻队形纵深开炮，21团立即从侧翼发起反冲击。”七师突然发起反冲击，加上火炮逆袭，敌攻击前进的两个团毫无准备，瞬间被打得晕头转向，掉头回逃。此时，前沿阵地的连队也冲出阵地，同时发起反击，打得敌人望风而逃。贺健师长又命令：“吹号通知部队停止冲击，撤离前沿阵地，转至二线阵地防守。”敌胡琏师长见攻击部队溃败回逃，不禁大怒，下令全师火炮向七师前沿阵地开炮，并换上11旅两个团继续进攻。敌以猛烈炮火轰炸前沿阵地20分钟后，随即炮火延伸，11旅两个团再次发起攻击，一路未遇任何抵抗，轻松攻占七师前沿阵地，却发现阵地上空无一人。敌11旅攻占前沿阵地后，士兵们又是欢呼，又是跳跃。贺健师长又命令：“炮兵营立即向前沿阵地开炮。”正当敌军在前沿阵地上欢呼胜利之际，七师炮营的炮弹突然飞到，炸得敌人东躲西藏，四处逃窜，瞬间死伤一片。七师21团又乘机发起反冲击，打跑敌人，收复了前沿阵地。战至中午，贺健师长见敌军伤亡惨重，但我前沿阵地也被炸得面目皆非，已失去防守价值。同时，我军以攻代守、以空间换取时间、拖住敌人，拖垮敌人的战术设想已基本达成。为保持部队的战斗力，迎接更为严峻的挑战，遂命令一线部队撤往二线阵地防御阻击。
下午，由于困在孟良崮山上的整编74师师长张灵甫，不停地打电报给蒋介石，哀求老头子派兵解围。蒋介石向增援孟良崮的十个整编师下达死命令：不惜一切代价向孟良崮急进，解救74师，并将****主力一举消灭在孟良崮地区。敌各部不敢怠慢，尤其是整编十一师，拼死向华野三纵七师发起一次又一次的猛烈攻击，坦克、火炮像发了疯似地不停开炮射击。战至下午四时，七师前沿三道防御阵地全部被敌占领，部队撤至大、小方山主阵地顽强抵抗。下午五时，三纵副司令员覃士冕和八师师长王吉文，来到七师大方山指挥所。覃副司令一面用望远镜观察敌情，一面听贺健师长汇报战况。贺健师长说：“我师与整编11师激战一天，予敌重大杀伤。但敌兵力火力强大，前沿三道防线均被突破，部队撤至大、小方山主阵地阻敌。我师伤亡较大，但三个团的建制完整，部队士气很高，我手中还有两个连的兵力未动，守住大、小方山四个小时，有绝对把握。”覃副司令员说：“纵队首长要我转告七师全体官兵，你们打得很顽强，很灵活，出色地完成了阻击任务。纵队首长研究决定，八师今晚八时乘夜色发起反冲击，希望七师咬牙再坚持三个小时。”贺健师长坚定地说：“请纵队首长放心，七师保证完成任务，不管付出多大牺牲，一定坚持到八师发起战斗时为止。”转身问王吉文师长，“老王，八师准备向什么方向反冲击?”王吉文师长说：“我决定从小方山方向发起主攻，得手后插到大方山敌主攻部队屁股后面兜击，狠狠给他一下子。”贺健师长一拍大腿，说道：“好主意！两个小时后，我放弃小方山阵地，并集中全师兵力兵器向大方山山下敌军，再发起一次反冲击，把敌军主力都吸引到大方山山下，八师向小方山反冲击时，会少些压力。当八师占领小方山并兜击大方山之敌时，七师同时从正面阵地反击下去，前后夹击敌人。”晚八时，天空出现三颗红色信号弹，三纵八师在师长王吉文、政委王六生率领下，从大方山后腰部突然发起反冲击，如同一支脱鞘利剑，勇猛地刺向敌人。八师是久经沙场，能攻善战的主力师，其主力23团（原山东教二旅五团）、22团（原鲁南三团）战斗力极强，很快攻占小方山阵地，并向大方山之敌侧后兜击。此时，七师也从正面发起反冲击，打得敌整编11师两个团溃败而逃，毙俘敌700余人，并收复大、小方山各阵地，敌整编11师受到致命打击。
战至十七日上午，敌整编11师士气低落，特别是得知74师已被全歼，斗志全无，全天只进行几次象征性的进攻，我军稍一反击，敌很快退却。
此时，敌五大主力之一的第五军，由莱芜南下增援，与三纵九师阻击部队在蔡庄地域发生激战。敌第五军军长邱清泉中将指挥所辖45、96、200三个师，向九师阵地发起猛烈攻击。
当九师阻击战斗打到吃紧关头，华野十纵赶到，两军合力反击，稳住了阵地。十七日午后，三纵接到野司通报：华野主攻兵团于十六日下午三时，攻占孟良崮，击毙张灵甫，歼敌3。2万人。华野三纵胜利完成新泰至蒙阴公路间阻击敌整编11师任务后，于十七日下午迅速撤离常路大、小方山阻击阵地，转至沂水地区休整。
孟良崮战役历时三天，华东野战军歼敌整编74师3个旅，83师57团共3。万人。缴获火炮28门、战防炮14门、迫击炮52门、60炮183门、火焰喷射器11具、火箭筒13具、掷弹筒18具、枪榴弹筒43个、轻重机枪3468挺（内含冲锋枪2482支）、步枪6900支、手枪365支、手榴弹6360枚、地雷130余枚、炮弹7200发、子弹208万发、战马1397匹、电台28部、汽车三辆、坦克三辆。孟良崮战役共毙敌74师师长张灵甫中将、副师长蔡仁杰少将、58旅旅长卢醒少将、副旅长明灿少将。俘敌74师参谋长魏振钺少将、副参谋长李运良少将、51旅旅长陈传钧少将、副旅长皮宣猷少将，57旅旅长陈嘘云少将。华东野战军全歼敌五大主力之首整编74师，震惊蒋家朝野，进攻山东的三十万蒋军无不惊魂失魄。****中央军委于五月十七日发来贺电，****晋冀鲁豫中央局、华东局也发来贺电，延安新华社发表社论《祝贺我军蒙阴大捷》。特别具有讽刺意义的是，号称“****精英楷模，”誓死效忠蒋介石的御林军，蒋军五大主力之首的整编74师被俘八名将校级高级将领，于六月八日联名发表。“反对内战”通电，1400余名整编74师士兵参加华东解放军，调转枪口，投入到正义之师的战斗行列，把蒋介石气得吐血。
五月二十八日至六月二日，****华东野战军前委在沂水西北的坡庄，召开团以上干部会议，****华东局书记饶漱石作了“关于准备反攻迎接胜利”的报告。副书记陈毅作了“关于山东战局和军事问题”的报告。会议就孟良崮战役总结、坚持以运动战为主，彻底粉碎蒋军的重点进攻、为反攻创造条件及后勤工作等，作了全面部署。鉴于华野主力半年时间连续发起宿北、鲁南、莱芜、孟良崮四大战役，部队急待休整补充的情况，六月中旬，华野主力进入休整，同时开展山地攻防战术训练和射击、爆破等战术训练。并调整战斗组织，补充兵员，纵队成立侦察营和通迅营，团增设担架连。为适应大兵团作战，团以上单位成立后方勤务部（处），统一供给、卫生等部门的领导。