连续作战失利，陈粟大军战斗减员和非战斗减员总计高达五万人
     7月中旬，华东野战军前指决定：指令陈、唐三个纵队迅速西进，围攻济宁、汶上，密切配合刘邓大军作战；指令叶、陶两个纵队迅速攻克滕县、邹县，然后转兵北上，寻歼西援之敌；陈、粟、谭直接指挥的四个纵队，则乘敌未全部后撤时，首先歼灭位于南麻的敌整编第十一师五个团，切断敌整编第九师等退路，然后与叶、陶两个纵队协力歼灭敌整编第二十五、第六十四师。7月17日黄昏，南麻战役按照预定计划发起。战役一打响，陈、粟、谭就发现敌情与原来的了解不符。敌整编第十一师师长胡琏接受张灵甫全军覆没的教训，行动十分诡谲小心。6月29日占据南麻地区以后，迅速在南麻周围大小山头和村庄构筑起密密麻麻的子母堡2000多个，形成火力互相支援的地堡群，各个据点间用交通壕联结，外围设有铁丝网、鹿砦等障碍物，阵地前500米内的树木、庄稼一律砍光，驻地村民一个不留地赶走。可是，？摇陈、粟、谭得到的情报却是南麻敌军构筑工事未成。战斗过程中，参战部队每攻克一个堡垒，都要付出伤亡数十人甚至上百人的代价。加上时值雨季，连日大雨滂沱，山洪暴发，河水陡涨，部队行动受阻，弹药受潮失效，天候宜守而不利于攻，更增加了作战困难。7月21日晚，陈、粟、谭决定撤出战斗。据《粟裕传》记载：“南麻一仗，歼灭蒋军整编十一师少将旅长覃道善以下官兵9000多人，华东野战军付出了伤亡4000多人的代价，没有达到预期的作战目的，打了一个消耗仗。”而据军旅作家王树增在《解放战争》一书中所写，华野付出了伤亡1万多人的代价：“南麻战役是解放战争中代价十分惨重的一次战役。战斗结束后，第九纵队伤亡4000多人，第六纵队伤亡2000多人，负责正面攻击的第二纵队伤亡4000多人。”南麻战役进行了整整五个昼夜，仅歼灭敌整编第十一师一个团。
     7月22日，南麻战役参战部队四个纵队刚刚转移到临朐县城西南地区，就得到情报：从胶济线昌潍地区南下的李弥第八军奉令抢占临朐城，企图切断南北交通，威胁华东野战军后方安全。由于敌第八军主力尚在进军途中，粟裕与陈毅、谭震林会商后决定，乘敌人立足未稳，突然发起攻击，歼灭该敌于临朐城及其东北地区。不料国民党军进展很快。23日中午，李弥率领的五个主力团进入临朐城内，当天就控制了临朐城周围各个制高点，并且每班迅速构筑起至少一个地堡工事。得知这一情况，陈、粟、谭发出作战命令，于2月24日黄昏发起战斗，决定用速战速决的战法，歼灭临朐之敌。
     命令刚刚发出，天气突然由晴天转为暴雨，顿时山洪暴发，河水泛滥，临朐城外一片汪洋，平地水深过膝，部队行动受阻，弹药受潮失效。国民党军凭借坚固的工事负隅顽抗，伺机反扑。天时地利都对华野不利。经过两天两夜恶战，华野参战部队多次攻城未能奏效。已攻入城内的七个连，与敌人展开激烈的巷战，因为后续部队未能突入，众寡悬殊，伤亡过半。这时，南线北援国民党军已经前进到临朐以南的三岔店地区，并且突破了华野阻援阵地。再打下去，对华野不利。陈、粟、谭决定，主动撤出战斗，转移到诸城、莒县山区休整。7月28日，陈、粟、谭率领华野指挥机关和参战部队向胶济路北和诸城地区转移。临朐成为又一个南麻。为此，有人批评粟裕：“一向作战周密谨慎的粟裕，在部队刚刚遭遇重大伤亡的情况下，决定再次发起攻坚战斗，这不仅具有相当大的冒险性，还显示出一种难以克制的急躁。”“南麻、临朐战役，杀伤国民党整编第十一师、第八军各一部，歼敌1.8万余人。但华野部队也伤亡2.1万余人。”
     与此同时，华野进入鲁西、鲁南的五个纵队打得也很艰苦。“部队在齐腰或齐膝的大水和泥泞中连续行军作战，80%的指战员烂脚，非战斗减员严重。第一、第四两个纵队各伤亡约5000人，非战斗减员各约5000人。第一纵队三个师，除第二师尚余两个团外，其余两个师均只有一个团。第三纵队第七、第九两师都缩编为两个团。第十纵队伤亡近2000人。”“在持续近两个月的战斗中，陈粟大军战斗减员和非战斗减员总计高达五万人，是华东野战军组建以来前所未有的损失。”“‘七月分兵’以来，山东战场各部队连续作战失利，导致国民党军占领了胶济线，作为共产党军队重要的物资基地和数万名伤员安置地的胶东地区，也面临被占领的危险。”
    粟裕检讨：“除战略指导及其他原因我应负责外，而战役组织上当有不少缺点及错误，我应负全责。”
     陈、粟、谭直接指挥的四个纵队从南麻、临朐撤出后，各纵也向胶济路北及诸城一带转移。此后，鲁中解放区大部被国民党军侵占，形势发生了急剧变化。国民党军在还乡团的配合下，对鲁中区各地的人民武装力量进行疯狂“围剿”，同时大肆搜捕、屠杀中共地方党政干部和土改积极分子，大肆抢劫财物，造成了一时的白色恐怖。“部队实力大减，思想比较混乱，有些人对全国大反攻的形势发生怀疑，说：‘反攻反攻，丢掉山东。’”