1947年初，全国战局继续以华东战场为中心展开，主战场转入山东解放区境内。 1月31日鲁南战役结束刚刚10天，国民党军队就发起了新的进攻。按照蒋介石的“鲁南会战”计划，集结于南北两线的蒋军组成两个突击集团，共15个整编师，59个整编旅共31万余人，采取“集中兵力，稳扎稳打，齐头并进，避免突出”的战法，企图逼我军在临沂地区进行决战。 根据南线之敌兵力、装备和物力占有优势，且行动谨慎，不易分割，而北线之敌比较少，装备和战斗力相对不强的情况。陈毅、粟裕制定了“置南线之敌于不顾”，“舍南取北”的战役计划，除部署一个纵队在临沂地区阻击、佯装与敌决战外，待机南线的几十万大军主力与60万支前民工迅速转兵北上，以绝对优势兵力歼灭李仙洲集团。 实施新的作战方案，需要高度隐蔽我军意图。为了迷惑和调动敌人，陈、栗采取了一系列“示形于南，击敌于北”的策略。 一示南征之形。为了在政治上造成有利的影响，在军事上隐蔽北上歼敌的意图，决定在撤出临沂之前，给南线之敌一个打击。2月6日指令第二纵队发起讨伐郝鹏举叛军的战斗，经一天一夜激战，歼灭郝鵩举叛军总部和两个师。 二示决战之形。部分部队协同地方武装在临沂以南构筑三线阵地，伪装全军，造大声势，摆出决战的架势，以迎合敌人企图在临沂与我决战的心理。 三示失利之形。阻击后主动放弃临沂，使敌人产生我军连战疲惫，不堪再战的错觉。 四示西进之形。组织地方武装进逼兗州，在运河上架设浮桥。使敌人做出我军退出临沂，西进与晋冀鲁豫野战军会合的判断。 示形方略，用得合势合理可信，国民党军果然上当。蒋介石的统帅部一阵狂欢，认为华野“伤亡过大，不堪再战”，“全面退却，”“欲与刘邓部会合”的错误判断。使我主力部队隐蔽北上集结的行动得以顺利进行。 2月10日陈、粟、谭发出在北线作战的行军命令，南北两线向莱芜战场集结地隐蔽开进， 2月15日华东野战军主动放弃临沂，同时下达了围歼北线之敌的作战命令。 北线之敌，由于蒋介石、陈诚与王耀武对华野的行动意图判断不同，在作战指导上发生分岐，引起北线敌情的多次变化，李仙洲集团六七万人忽而北缩，忽而南伸，调动频繁。 粟裕密切关注敌军动向，适时调整作战部署，鉴于北线敌军态势没有根本性变化的情况，始终坚持原定的围歼李仙洲集团的作战决心。加速实行战役合围部署。 2月21日，华野部队全歼了敌七十七师，扫清了莱芜外围各据点之敌。完成了对李仙洲集团的战役合围。当时李仙洲总部和七十三、四十六军五六万敌军麇集莱芜城内，为减少攻城歼敌的困难，粟裕命令部队围三阙一，调虎离山，纵敌出城，在运动中消灭敌人。到2月23日中午把5万多蒋军团团包围在.东西三四公里、南北十一二公里的袋形陣地里，敌人东冲西突，乱作一团，指挥失灵。一个下午李仙洲集团即被全歼。 莱芜战役的胜利，大大改善了华东野战军的战略态势，进一步取得了大兵团打运动战的经验。战后陈毅对记者发表谈话说，莱芜战役的空前大胜，“证明了粟裕将军的战役指挥一贯保持其常胜记录，愈出愈奇，愈打愈妙”。