整74师被围后，蒋介石一面命令该师固守待援，一面严令整编第11、第65、第25、第83师以及第7军、第84师等部，迅速向整74师靠拢，企图在蒙阴、青舵寺地区合击华东野战军主力。此时，向孟良崮增援的10个师多数只距离孟良崮一至两天行程，情况十分紧急。华东野战军严令阻援部队坚决阻住援军，主攻部队经调整部署后，定于15日下午发起总攻。

盂良崮主峰向西北连接两个540高地，西北端为520高地;其东南为芦山，东为雕窝，东西长约10公里，向北岗峦起伏直抵汶河，向南4公里为临(沂)蒙(防)公路，该山区山峰陡峭，多悬崖绝壁，山上无水，草木甚少。整编第74师师长张灵甫在向南突围未遂后，即以第58旅扼守主峰、芦山、雕窝高地;以第51旅扼守520与两个540高地;第57旅位于两旅之间的570(史称600)高地：师指挥所位于东540高地，企图凭险固守，并致电国民党军统帅蒋介石求援。蒋介石认为此乃与华东野战军决战的良机，遂令张灵甫率部固守，并令空军空投粮弹，同时令整编第25、第83师等10个整编(军)向孟良崮增援。

华东野战军司令员兼政治委员陈毅，为迅速歼灭整74师，于当日13时调整部署后，即令部队发起总攻。第9纵队一部在炮火支援下，于16日8时攻占雕窝。第4纵队一部于攻占330、高地后，首先楔入520高地与西540高地之间，切断守军退路，连续打退守军4次反击，与第1、第9纵队各一部于午夜占领520高地，歼守军大部，其余部撤向540高地。各部继向西540高地发起攻击。第4纵队一部攀登陡峭山坡，从侧后插上西540高峰，突然向守军发起攻击，守军急速向东540高地溃退。

张灵甫被迫率指挥所转至570高地;16日拂晓，整编第74师以1个连至1个团兵力在猛烈炮火掩护下，向西540高地进行连续反击，第4纵队坚守部队伤亡较大，在十分危急之际，第1、第4纵队各一部赶到，将敌击溃。第9纵队向东540高地攻击的部队遭守军优势兵力的反击，攻击受挫。期间第8、第6纵队于歼敌一部后，正向芦山攻击前进。在解放军的猛烈攻击下，整74师伤亡惨重，伤员、勤杂人员、骡马、辎重满山遍野，阵地已逞混乱

。国民党空军投下的大批粮弹，多为解放军所获。蒋介石严令督援的8个师又2个旅，于16日上午开始向孟良崮山区靠拢，又为解放军的阻援部队所阻击。此时，第9纵队继续以一部兵力由正北和东北向东540高地攻击，一部向570高地和孟良崮主峰攻击。13时，第4纵队主力附山炮5门，向东攻击540高地，第6纵队一部亦由南向东540高地攻击，战至14时，攻占该高地，守军第51旅大部被歼。第8纵队和第6纵队一部于13时攻占芦山，歼守军第58旅3000余人。

(责任编辑：admin)