由于华东野战军分兵及内线作战不利，使国民党军较为顺利地进占鲁中沂蒙山区，并于8月中旬打通了胶济路，蒋介石认为他规划的重点进攻目标——占领中共政治根据地延安和摧毁中共军事根据地沂蒙山区均已实现，惟余最后一个目标——捣毁中共交通供应根据地胶东地区仍待实现。因此，虽然中共中原野战军已南渡黄河，进入大别山区，华东野战军和陈赓兵团亦发起外线作战，但蒋介石起初并不十分重视，认为这“完全是被迫的临时决定的”，是其进攻战略的成功，因此仍命令山东部队“照原定目标与任务，专心挺进，勿为中原匪情所炫惑动摇”。(《总统蒋公大事长编初稿》卷六（下），559、564页。)范汉杰随后指挥第1兵团的6个军（师），以“锥形突进，分段攻击”为作战方针，发起胶东攻势，企图一举摧毁中共胶东根据地，然后再转用兵力于其他战场。胶东为中共华东根据地的后方基地，集中了大批后方机关和物资储备，地位重要，但三面临水，地形由宽而窄，不利于防守和机动。此时，陈毅、粟裕已率华东野战军西兵团出击外线，留在胶东的是华东野战军东兵团（山东兵团）4个纵队，由许世友任司令员，谭震林任政治委员，且分散在两处，实力远不及当面国民党军。因此，他们并未准备固守胶东，而是以运动防御作战迟滞国民党军的进攻，转移人员物资，再伺机发起反攻。9月1日，国民党军以第8军为左翼，第54军为右翼，整编第9师和第25师居中，自胶济路出发，向中共胶东根据地发起攻击。华东野战军东兵团在节节防御后，按照预定计划转进国民党军后方。国民党军一路占领胶东城镇，并于10月1日占领烟台，达到其攻势的顶点。由于中共在胶东的土改对地主冲击较大，不少地主逃亡他乡，在此次胶东作战过程中，大批逃亡地主组成还乡团，跟随进攻的国民党军回到胶东，进行报复。
山东是国民党军事重点进攻的主战场。1947年上半年，国共两军在山东对垒，国民党军屡遭挫折，使蒋介石及国民党上下均颇为沮丧；7月至9月，因为中共华东部队主力分兵转进，国民党军在山东的攻势进展较为顺利，又使蒋介石及国民党上下均盲目乐观。蒋介石对胶东攻势评价甚高，认为是“国家转危为安，革命事业转败为胜的关键”，“在整个剿匪战事中有极其重大的价值，占极其重要的地位”。他认为，从此以后，战局转入“新的阶段”，中共军队既无根据地，也无目的地，只是窜到哪里就算哪里，已经完全陷于被动的地位了，国军下一步目标为“追剿”，进一步断绝中共军队的兵源和粮源，并转用于其他战场。（《剿匪军事之新阶段与新认识》，军事图书馆藏档。）不过，战争的实际进程远非蒋介石估计的那样乐观。胶东攻势是全面内战开始后国民党军发动的最后一次像样的进攻，也是国民党军攻势的终点。此后，国民党军在全国所有战场均转为防守，并在中共部队的进攻下步步退缩。因此，蒋介石所称“新的阶段”，已经不是国民党军可以“追剿”中共，而是国民党军由攻转守并步步退缩，中共部队由守转攻并步步进击的新阶段，所谓“胜利”对国民党已经是遥不可期了。
在国民党军重点进攻的另外一个战场陕北，其攻势相对顺利，达成了预期目标——占领中共中央首脑机关所在地延安。早在全面内战爆发前，自抗战中期开始就担任封锁中共陕甘宁边区及延安任务的第一战区司令长官胡宗南便企图攻打延安，实现其“建功立业”目标，但他命部下所拟进攻陕北的作战计划，“因碍于政治因素，未蒙批准”。全面内战爆发后，胡宗南重提进攻延安计划，并为此于10月间到南京，“力言进攻延安之时机，逾此，天候限制、地形限制、补给限制，不可为矣”。但因国民党与中共的关系尚未最后破裂，延安为中共中央所在地，还驻有美国军事观察员，蒋介石仍认为攻打延安的时机未至，要胡宗南先出兵晋南，打通同蒲路，解除西安侧翼之威胁。直到1947年2月底，蒋介石下令驱逐中共驻南京等地代表，国共关系最后破裂，进攻延安已不再有政治上的障碍。2月28日，在南京卫戍司令部下令中共代表限期撤离之同日，蒋介石在南京召见胡宗南，商讨陕北作战方案。此时，国民党军刚在鲁南会战中失利，陕北作战关系中外视线，蒋介石对胡宗南的进攻计划并不放心，连问胡“陕北作战有把握否”，胡“列举匪我兵力以对，并称极有把握”，使蒋下定进攻延安之决心，并令胡宗南具体组织实施。胡宗南对进攻延安早有准备，在其进攻计划得到批准后，立即部署各部按计划进行。他令整编第29军军长刘戡指挥2个师1个旅为左兵团，自洛川北攻甘泉、延安；整编第1军军长董钊指挥3个师为右兵团，自宜川北攻临镇、延安；整编第36师副师长顾锡九指挥1个旅及6个团为陇东兵团，自甘肃合水向东行侧翼攻击；整编第76师为预备队，总兵力约为15万人，作战指导是“彻底集中优势兵力，由宜洛间地区直捣延安，以有力一部突入敌后而奇袭之”。（於凭远、罗冷梅等：《民国胡上将宗南年谱》，177、186页，台北，台湾商务印书馆股份有限公司，1980；中国第二历史档案馆：《中华民国史档案资料汇编》第5辑第3编军事卷（2），597页，南京，江苏古籍出版社，1999。） 3月13日，各部开始全线进攻，自领命、部署到攻击，时间不及半月，行动相当快捷。
延安虽为中共中央多年之驻地，但并无大军拱卫，直至战前，陕北甚至还没有野战部队的统一指挥机关，即使算上接邻的晋西北地区，中共在这一地区的军事力量仍是中共各大战区中最为薄弱的，陕北作战开始后才编成的西北野战兵团（司令员彭德怀），不过2个纵队2万余兵力，装备亦甚差，这也使陕北成为国共双方兵力悬殊最大的一个战区。因此，中共中央自始就没有固守延安之意，而是计划有秩序地退出延安，“以边区地域之广，地形之险，人民之好，有把握钳制胡军并逐渐削弱之，保持广大地区于我手，以利它区作战取得胜利”。（《中共中央文件选集》第16册，426页。）国民党军发动进攻之前，胡宗南的机要秘书、中共地下党员熊向晖将此绝密情报传回延安，使中共得以从容准备，部署撤离等事宜，这是中共在全面内战时期最为成功的情报杰作之一。国民党军发起进攻之后，中共陕北部队进行多日阻击作战，以掩护中共中央机关撤离。3月18日傍晚，毛泽东、周恩来等中共领导人离开延安。次日上午，中共部队主动放弃了延安。其后，为了更好、更有效、更方便地指导全国各战场的作战并领导中共的工作，29日晚，毛泽东在清涧北枣林子沟主持中共中央会议，决定由毛泽东、周恩来、任弼时率中共中央及军委机关留在陕北，主持中央工作；由***、朱德、董必武组成中央工作委员会，以***任书记，前往晋西北或其他适当地点（后进驻河北平山县西柏坡），进行中央委托的工作。4月11日，中共中央又决定，中央和军委机关大部分工作人员留驻晋西北临县，组成以叶剑英为书记、杨尚昆为后方支队司令员的中央后方委员会，统筹后方工作。这样，中共中央在面对国民党军进攻，撤离其多年驻地延安时，处变不惊，有条不紊地安排了今后的工作，确保了中共中央对各根据地工作领导的连续与高效，尤其是对各战场作战的统一指挥。当时，中共内部对毛泽东是否继续留在陕北有不同意见，不少人出于安全考虑，建议毛泽东不必留在陕北，但毛“力排众议，坚持要把党中央留在陕北”，体现了他对于这场战争的充分自信。（《胡乔木回忆毛泽东》，481页，北京，人民出版社，1994。据周恩来1960年7月在中共中央北戴河工作会议的报告，当时苏联曾来电要毛泽东到苏联去，但毛坚持留在陕北，连黄河也不过。（吴冷西：《十年论战》，324页，北京，中央文献出版社，1999））
国民党军占领中共中央所在地及其政治中心延安，实现了蒋介石对于陕北作战的预期目标，完成了蒋之驱赶中共中央首脑机关出延安的夙愿，并可使国民党获致宣传利益，蒋介石颇为满意。21日，蒋介石致电胡宗南称：“延安如期收复，为党为国雪二十一年之耻辱，得以略慰矣，吾弟苦心努力，赤诚忠勇，天自有以报之也，时阅捷报，无任欣慰！”（《民国胡上将宗南年谱》，190页。）但胡宗南部进占延安，所得不过为一空城，既未歼灭中共陕北部队，更不知中共中央之去向。胡宗南判断中共部队已向安塞“北窜”，遂令部队向安塞攻击。3月25日，中共西北野战兵团利用胡部整编第27师31旅孤立行进于安塞东南青化砭之机会，设伏歼灭之。4月13日，国民党军在多日求战不得后再向蟠龙西北进击，西北野战兵团集中4个旅的部队，在羊马河伏击并歼灭了自瓦窑堡南下策应的整编第15师135旅。5月2日，西北野战兵团又乘胡部大军据不实情报北上绥德企图求歼中共部队之机，以主力4个旅南下，避实就虚，攻击胡部后方补给基地蟠龙，并于4日歼灭守军整编第1师167旅，缴获大批物资，既充实了己方实力，又使胡部之后勤供应更加困难。中共西北部队以弱旅而三战三捷，初步度过了撤离延安后的困难时期。
胡宗南部队占领延安后，急于寻找中共主力决战，并企图一举消灭中共中央首脑机关，但为避免再遭伏击，他令所部采取“方形战术”，将各部排成方阵，不走大道平川，专走小路爬山；不就房屋设营，多为露天宿营；不作单独行进，改为数路并行；在缺乏植被、黄土遍布的陕北裸露山梁上，胡部行进队列浩浩荡荡，蔚为壮观，被中共讽之为“武装大游行”。中共中央机关以几百人的小分队，利用陕北的地形与多年形成的群众基础与胡部十数万大军周旋，其间几次遇险，亦得迅速脱离而安然无恙。结果，胡部来回奔走，每每扑空，人困马乏；加之陕北人烟稀少，偏僻荒凉，胡部后勤全待后方补给，时有供应不及之虞，“伤落倒毙日渐增多，战力消耗极剧。人马时致枵腹，故不特军纪日衰，且士气已远非昔比。”（第一野战军战史编审委员会：《中国人民解放军第一野战军战史》，62页，北京，解放军出版社，1995。）毛泽东将此比喻为“蘑菇”战术，即将对手磨得精疲力竭后再消灭之。国民党过后承认：“陕北追剿作战，因无全程之指导，加以情报失灵，不仅使追剿作战捕风捉影，往返奔驰，徒劳无功，全陷被动，反而受匪欺骗，堕入陷阱，为匪所乘。”曾经对胡宗南攻占延安大为嘉许的蒋介石，此时才发现陕北战况并不如其所预期，由希望一变而为失望。5月25日，他直截了当地问胡宗南：“陕北军事何时可以结束？”胡宗南无以答复，蒋令其在两个月内肃清陕北。但“肃清”时间一延再延，终成遥遥无期。胡宗南为蒋介石的得意门生，蒋寄予厚望，在国民党军系统内升迁甚速，属部众多。自抗战中期起，其部队被部署在陕北周边，封锁中共边区，然一经与中共交手，战斗力并未显出过人之处，被中共讽为“野心十足，志大才疏”的常败将军。胡部占领延安，国民党除了可以借此对外大加宣传外，并未获得多少实际利益，相反却被牵制了大量兵力，并由强师被拖成弱旅，最后师老兵疲，使胡部在以后也未能发挥应有的作用。当时国民党内部即有人对攻占延安的行动不以为然，如徐永昌认为此举使国军“被抑留数万，不能将所有包围陕北者调出使用”；延安被占后，“陕北共党若折回扰胡宗南之后，则可征其有力，如被迫仅至扰晋，则无能为矣（吾将以此测中共前途）”。（《国民革命军战役史第五部——戡乱》第3册，782页；《徐永昌日记》1947年3月19日、4月11日。）胡宗南部占领延安后，中共并未“扰晋”，而是频频“回扰胡宗南之后”。可见中共前途之“有力”，是国民党高级官员也不能不承认的。