根据大家讨论的意见，许世友决定首先集中兵力在白河庙地区歼击54军。并作了如下部署：以5师、6师、3旅（欠17团）为主攻集团，待敌54军进至马丘、白河庙地区，由东向西从翼侧出击敌人，争取歼其一部；以西海分区独立l、2团阻击敌8军之行动；以3旅17团配合地方武装守卫平度城，并阻敌54军于预定战场；北海与东海分区部队分别控制龙口、烟台、威海等港口，严防敌人从海上登陆；南海分区部队继续在胶济路沿线打击和牵制敌人。
11月1日，西线敌8军166师由新河、荣誉1师由密埠店折转向东，向平度方向进犯。许世友立即命令西海分区部队坚决堵住敌人，保证主力对54军的作战。与此同时，南线敌54军198师、8师由兰底沿胶、平路并肩北犯。敌先头部队抵马丘后，即遭我军3旅阻击。敌另一路向胶、平路东之杜家、徐家及塔匠方向猛攻，企图策应马丘之敌。
此时，许世友根据敌情，即令6师向杜家、徐家之敌出击；5师由东南向白河庙之敌侧后出击，在3旅配合下围歼马丘、白河庙之敌。我军各路部队得令，像无数把尖刀，直插敌群，与敌展开激战，战至黄昏，敌收缩在马丘、白河庙、大岔河三点固守。当夜，我5师、6师、3旅发挥夜战特长，向上述三点发起猛攻，战至2日拂晓，歼敌2900余人，敌54军的进攻被我军挫败。
西线敌8军集中兵力，猛攻平度以西山区，先后攻占我武王山、紫荆山阵地，并以飞机配合轰炸平度城。鉴于平度外围有利地形已被敌占领，敌西、南两路相距亦不远，平度地区不利再战。许世友遂率领我军于2日夜全部向北转移。
11月4日夜，我鲁中部队攻克安丘城，直接威胁胶济路敌军后方。王耀武慌了手脚，急调54军返回胶济线。敌54军刚刚挨了当头一棒，还没来得及喘一口气，就急忙南撤。敌8军在54军南撤后，仍单独向掖县进犯。我西海部队在沿途节节阻击，迟滞敌人前进。我军主力隐蔽转移至掖县西北的泗河及其东南的大抬头、东关门子地区，准备依托掖县（今莱州）西南的粉子山等有利地形歼击进犯之敌。6日，敌166师陷虎头崖（位于掖县西南、渤海岸边），敌舰2艘驶虎头崖港外助战。7日上午8点，敌103师309团、308团在炮兵、飞机、舰炮的支援下向我粉子山阵地发起猛攻，166师部分兵力攻我趴山阵地，策应103师作战。我四海部队与敌激战至12时，粉子山南高地为敌占领。此时，我军以5师全部从北向南，由粉子山东、西两侧向敌出击，3旅以部分兵力由东南击敌侧后，西海独立团亦由正面发起反击。在我军各部猛烈攻击下，敌军大乱，大部被歼。
敌人不甘心失败。在此后的几天里，敌8军3个师每天在飞机、军舰及大量炮兵掩护下，轮番向粉子山阵地猛攻，但在我军顽强阻击与不断反击下均被击退。战至10日下午，敌在付出沉重代价后，始占我粉子山阵地。为争取主动，我军决定放弃掖县城，转移兵力，伺机再战。
粉子山战斗，历时4昼夜，我军歼敌309团正副团长以下4800余人，击落敌机2架，给敌8军以沉重的打击。敌8军军长李弥哀叹：“我带兵数年，从未遭如此严重损失。”
三、收复失地
5个月来，敌人对胶东的进攻，摧残了人民，也教育了人民。胶东人民没有被吓倒，他们奋起斗争，参军参战支援前线，和人民解放军一起，为保卫胶东作出了巨大的贡献。为了支援前线，1946年下半年胶东参战民工达到11.4万余人次。他们在党和政府的领导下，组织了浩浩荡荡的大车队、小车队、担架队、挑子队，向前线运送粮食和弹药，向后方转运伤病员。许多青年、妇女、老人冒着炮火硝烟亲临前线，救护伤员，送水送饭，激励自己的子弟兵英勇杀敌。
1946年下半年，胶东又有5.6万余名优秀青年参加了人民解放军的行列。掖县保卫战后，我胶东军区主力5师、6师、3旅全部集中在掖县以东地区休整训练，并于1947年1月奉命编为华东野战军第9纵队。2月初，整训刚结束，即奉华野命令，由许世友率领5师、6师西进参加莱芜战役，3旅仍留在胶东坚持作战。出发前，许世友与留在胶东的军区领导商谈了主力西进后胶东的斗争任务。大家认为鲁南作战一定会牵动整个胶东的形势，胶东应该因势利导，’积极作战。这既是为了配合华野主力作战，同时也是为了发展胶东的胜利。由于胶东军区主力部队都已升级为野战军，许世友等军区领导决定在各分区独立团的基础上成立新5师，以适应胶东斗争的需要。
敌人为策应其“鲁南会战”，于1月底，2月初先后将驻胶县的46军西调淄博，会合73军、12军南下莱芜、新泰，又将8军之荣誉1师西调济南附近。2月中旬，莱芜战役即将打响，王耀武又令深入掖县地区的第8军全部向南收缩，准备西调。
此时，我3旅刚于下普东地区全歼敌警备3旅7团2700余人，斗志正旺，士气甚高。敌人纷纷撤退，正是我军歼敌良机。胶东军区遂决心以3旅、新5师、西海独立团、北海独立团等截歼沙河镇之敌166师，以钳制敌8军西援。
1947年2月19日黄昏，天低云暗，寒风凛冽。我新5师15团以秘密突然的动作，一举攻占沙河至灰埠之间要点黑羊山，紧接着各路部队进逼烟、潍公路两侧，将敌166师截于沙河镇。20日上午，沙河、灰埠之敌从东、西两端向我军反击，妄图夺回黑羊山，分别被新5师及3旅击退。3旅相机夺取了公路要点驿塘，新5师攻占灰埠。21日，莱芜李仙洲部告急，王耀武急令8军迅速西撤，并以新河敌103师沿公路东进，接应166师突围。敌数次攻击均被击退，166师见沿公路西撤已不可能，遂于当日中午由沙河转向西北，沿海堤向新河逃窜。我军当即以炮火向逃敌猛烈轰击，新5师、3旅迅速展开追击，将敌498团3000余人追歼于雷埠、马家和娄家地区，团长被我军生俘，166师残部与新河之敌会合后，全部窜到昌邑，23日逃回潍县。此时莱芜战役已胜利结束。
莱芜战役的胜利，像一声惊雷，震撼了胶济路沿线的国民党军队。他们惧于被歼，纷纷向济南、潍县、青岛回窜。胶东军区根据华东野战军的统一号令，乘敌混乱之际，发起了以攻歼乍山庄车站之敌为中心的胶济路东段作战。
乍山庄车站位于高密、潍县之间，由敌交警15总队防守。其东、西两侧铁路沿线虽然还有一些据点，但都是土杂部队，只要我军攻占乍山庄车站，就可以东、西横扫，席卷胶济路东段。我军远道奔袭，于3月1日黄昏突然对乍山庄车站发起攻击。此时，由潍县开来铁甲车一列，3旅17团击毁列车，全歼车内敌人。次日，3旅分多路猛插敌阵地内部，打乱了敌人指挥机构，生俘15总队少将总队长张古良，残敌全部向我军投降。与此同时，新5师攻占了乍山、猩猩山。西海独立2团连克虾蟆屯、南流等敌据点，歼敌潍县自卫团1个营。我军第1支队（新6师前身）及滨北地方武装攻克丈岭、塔耳埠，并乘胜向东猛进。高密、胶县之敌在我军顺利声威震撼下，谎报军情，惊呼“情况严重，已被共军包围”，不等其上级下令，即仓皇向青岛逃窜，我军乘势收复高密、胶县，直达沽河岸边。
以乍山庄为中心的胶济路东段攻歼战，经一昼夜激战，全歼敌交警第15总队及潍县自卫团1个营，共2800余人，收复高密、胶县，拔除西起虾蟆屯、东至沽河岸的敌人全部据点，重新占领了胶济路东段100里的铁路线。
从1946年6月到1947年3月，敌人煞费苦心，付出近2万人的沉重代价，只是占领了胶济路的一些点线。而胶东我军仅用短短半个多月，就以风卷残云之势，横扫顽敌，收复失地，使胶济线又回到了人民的手中。