1947年5月21日，國民黨五大王牌主力之一整編74師在張靈甫的率領下開出垛莊向沂蒙山解放區攻擊前進，負責左右兩翼安全的是黃百韜的整編25師和李天霞的整編83師，驕傲自大的張靈甫並沒有與這兩支部隊連成一線，整編74師與左右兩翼的空隙非常大。
雖然在進攻途中，整編74師以其主力51旅的重炮開路，然而依舊遭到了華東野戰軍第九縱隊的猛烈阻擊，許世友指揮的第九縱隊任務比較艱鉅，既不能讓整編74師突破陣地，也不能把張靈甫打回去，目的就是為負責穿插的第一縱隊和第八縱隊贏得寶貴的時間。
此時的張靈甫絲毫沒有覺察出華東野戰軍的作戰意圖，還以為華野九縱沒有能力阻止整編74師的前進，直到第一縱隊將整編25師和整編74師隔開，第八縱隊也成為了整編74、83師之間的一道屏障，張靈甫這才意識到華東野戰軍的作戰意圖是包圍整編74師，此時的他不但沒有絲毫擔憂，反而欣喜若狂，這是為何呢？
原來當初整編74師進攻沂蒙山解放區的主要任務就是引誘華野主力出山，而憑藉整編74師優良的武器裝備和強大的火力，短時間內不會被全部殲滅，給國民黨重點進攻山東的45萬部隊提供寶貴的時間，殲滅華野主力，然而此時的整編74師已被三面包圍，只有南面的垛莊還可以退守，可是驕橫的張靈甫出現了一個重大失誤，他命令整編74師退守孟良崮，孟良崮地勢險要，然而卻是山頭聳立，這也意味着整編74師的很多重武器無法上山。
不過，張靈甫還是留了一手，那就是無法堅守孟良崮的話，整編74師還可以退守垛莊，垛莊是國民黨進攻沂蒙山解放區的先頭陣地，在那裏國民黨部隊修築了眾多永久性工事，易守難攻，如果退守至垛莊，華野殲滅整編74師的計劃便會破產，但過早退守垛莊也有一定弊端，華野主力可能會迅速隱蔽於沂蒙山區，讓國民黨三個大兵團再次撲空。
退守孟良崮的張靈甫志得意滿，整編74師的任務已經順利完成，成功地將華野主力引誘出來了，接下來就是時間的問題了，然而張靈甫的如意算盤早就被華野司令粟裕看破，而且華野這次是下定決心吃掉整編74師，現在整編74師已經被三面包圍，僅有孟良崮南面的垛莊這個口子需要封上，華野早有準備。
華野王必成收到了命令，讓他迅速率領在華南一帶隱蔽許久的第六縱隊迅速北上攻克垛莊，切斷整編74師的後路，電報當中還明確指出此次攻克垛莊，任務艱鉅，十萬火急，王必成立刻意識到攻克垛莊可能是殲滅整編74師的關鍵所在，不敢遲疑，他迅速率第六縱隊趕赴垛莊，120公里的山路，第六縱隊僅僅用了一天一夜的時間便神奇般地出現在了垛莊附近，隨即展開了攻擊，此時垛莊的守軍完全沒想到，在最短的時間裏，六縱便拿下了垛莊，切斷了張靈甫的後路。
垛莊被解放的消息傳來，蔣介石並沒有太過憂慮，他深知整編74師的武器裝備優良，能夠堅持到國民黨三大兵團合圍華野主力，而張靈甫就不會那麼淡定了，此時他的後路已被切斷，自己的整編74師被困在孟良崮山頭，更重要的是在退守孟良崮的時候，重機械化裝備已被遺棄在了撤退的路上，火力已經遠沒有料想的那般樂觀了，心一下子涼了半截。
不過張靈甫還有所希望，那就是負責整編74師左右兩翼的兩個整編師，以他們的兵力和武器裝備，是完全有能力突破華野兩個縱隊的阻擊陣地，向整編74師的方向靠攏，只要有一個整編師能與整編74師合兵一處，那麼華野主力想要殲滅整編74師的計劃就不可能實現，然而令他沒有想到的是，雖然整編25師極力馳援，一度打到迫擊炮能夠轟擊到孟良崮山頭的地方，卻難以突破華野主力阻擊陣地，一時間難以與整編74師合兵一處，而整編83師的師長李天霞與張靈甫有矛盾，馳援並不積極，讓張靈甫徹底絕望。
隨即，華野主力猛攻孟良崮的戰役打響，士氣低落的整編74師在華野主力的猛烈攻擊下很快敗下陣來，張靈甫在孟良崮山頭被擊斃，曾經叱吒抗日風雲的國民黨王牌主力74軍就這樣消失在瞭解放戰爭的風雲變幻之中，殲滅這支王牌的戰鬥堪稱解放戰爭中的經典，火中取栗，在敵軍強大兵力中間將主力徹底殲滅，是罕見的戰爭案例。