我军攻占了兖州这一津浦路中段的战略要地，共歼敌63600余人，其中俘敌44700余人，毙伤敌18900余人，解放了兖州、济宁、汶上、宁阳、曲阜、邹县、滕县、肥城、泰安、新泰、泗水、章丘等12座县城，控制了津浦路徐济段350多公里的铁路线，铁路两侧2万多平方公里土地上的人民获得了解放，并使济南完全孤立。在我主力出击津浦路中段的同时，胶东、渤海、鲁中、鲁南地区的地方武装，民兵，武工队，在保卫麦收，配合作战的攻势中，亦作战708次，歼灭地方土杂反动武装2万余人。至此，山东腹地与鲁西南解放区已联成一片。
全国解放战争时期，中国人民解放军转入战略进攻一年之后，国民党被迫转入“重点防御”。华东野战军山东兵团正确执行党中央和中央军委的指示，在山东解放区党，政，军，民的全力支援下，适时集中优势兵力，对敌人重点守备的津浦路徐（州）济（南）段和坚固设防的战略要地兖州，进行了一次重大的攻城打援战役，即兖州战役。
遵照毛主席“调动敌人打运动战”的指示，华东野战军山东兵团的第七、九，十三纵队和鲁中、渤海，鲁南，泰西等部队，集中兵力，于1948年5月29日至7月15日，乘敌之虚，迅速向津浦线中段出击，以围城打援的方法，分线作战，在运动及攻城中共歼灭敌人6.3万余人。这次战役是我山东兵团继胶济线战役之后所取得的又一重大胜利。这一胜利沉重地打击了国民党军的嚣张气焰，大长了山东军民的志气，扭转了鲁西南整个战局。它的胜利也使我军获得了对敌占据的大中城市攻坚和与敌机械化部队作战的宝贵经验，是中国人民解放军战争史上光辉的一章。
战前形势
当人民解放战争进入第三年时，整个战争形势朝着对我更为有利的方向急剧变化。国民党反动派企图摧毁解放区，消灭人民武装力量的反革命计划已经彻底破产。人民解放军在全国各个战场上，向国民党军队进行了大规模的反击，在战斗中不断发展壮大，由战争开始时的120万人，猛增至280万人，解放区空前巩固并逐步扩大，面积已占全国的1／4，人口占1／3。
蒋介石及其国民党四面楚歌，日暮途穷，其总兵力由战争开始时的430万人，减少到360万人，其中真正能用于第一线的正规军只有170万人，并且许多部队是被歼后重建的，内部矛盾尖锐，士气低落，战斗力大大削弱。国民党蒋介石妄图挽救败局，除继续乞求美帝国主义的援助，加强对其统治区人民的镇压和掠夺外，在军事上改“全面防御”为“重点防御”，裁并绥区，扩充新的兵团，加强对大中城市和铁路线的控制。
山东境内的敌人，从1948年1月起，实行所谓“总体战”的“新战略”，采取“分区防御”，将主力集中置于战略要地及交通线上。国民党为了扭转在中原战场和东北战场上的不利形势，被迫从山东战场上抽调了整编七十五师、八师去增援，在山东境内的兵力更为减少。在胶济路两侧2.7万平方公里的地区为我解放的情况下，山东之敌竭力固守“一条臂膀”（津浦铁路）和“三个要点”（济南、兖州、青岛），企图阻挠华野内外线兵团的汇合，拖住华野主力，并指挥各要点的守敌以防御为主，伺机反攻，挽救其败局。
这时，国民党军在徐州“剿总”司令刘峙的直接指挥下，由济南王耀武第二绥靖区，兖州李玉堂第十绥靖区，贾汪、徐州北冯治安第三绥靖区的部队来确保津浦路徐济段，以稳定济南，屏障徐州，并沿津浦路徐济段形成一条狭长地带，以分割山东解放区。
兖州地处交通要道，素有“九省通衢、齐鲁咽喉”之称。在此屯以重兵，可北控济南，南扼徐州，东探临沂，西屏济宁，故为历代兵家所必争。国民党蒋介石对兖州要地也非常重视，以第十绥靖区中将司令李玉堂和整编第十二军军长兼十二师师长中将霍守义及其所属的部队和保安部队等共11个团的兵力，守备着东至新泰，西到济宁，南抵滕县，北达南驿的地段。兖州不仅为保障济南敌军陆路补给的要地，而且扼我鲁中与鲁西间的交通，并为敌搜刮鲁中、鲁西南的物资集散地。李玉堂的防御作战方针是：集结主力固守战略要点，以少数主力及保安部队守备外围据点，一旦我军突然兵临城下，则用土杂军队消耗我之主力，而保存其主力机动作战，以达确保战略要点之目的。在点的守备上，亦施行“主力居中，土杂在外”的方法，以十二军十二师重点守备兖州，土杂及保安部队守备兖州外围县城，在兖州城内也以保安部队及战斗力较弱之正规部队守备四关，主力守城。敌防御阵地由外围防御地带与基本防御地带构成。在日伪军原有工事的基础上，构筑了支撑点式的半永备型城市防御体系。外围防御地带以泰安，宁阳，新泰、泅水，曲阜，邹县、滕县等据点为警戒阵地，以四个城关为依托，构筑独立子母堡，为其外围支撑点，组成主要防御阵地，内城为核心阵地。
兖州是一座古老的府城，砖砌的城墙高达10米以上，厚5至6米。城内守敌在原有高大坚固的城墙上，又构筑了以城墙为依托，以地堡群为骨干的防御体系，从城头到城脚形成三层火力网：城头一层是由贯通城墙顶的交通壕连接着的地堡和火力阵地，城脚一层是由墙内打开通道伸出墙脚（特别是瓮门）的暗堡和集团堡，中间一层是由墙顶开口挖到城墙半腰处构成的洞穴式机关枪巢。城门、城角构成城墙防御的重点。环城是一条护城河，河宽4米至10几米，深4米（水深1至2米）。另外，又挖了一条宽8至11米的壕沟。护城河内布满了铁蒺藜，河与壕之间布设了鹿砦、铁丝网、电网、布雷场等障碍，纵深约40米。在东、北两面的铁路线上，装甲车日夜巡逻。重炮阵地设于北门内兴隆塔周围，利用兴隆塔为其观察所。山炮以下之火炮阵地分设于各城角内开阔地，另一部分设于城角及门楼上。城东关外还有以泅河为依托，连接南北两城角构筑的一个大椭圆形的设防阵地，中间有火车站，飞机场，兵营等。因此，李玉堂、霍守义自恃工事坚固，防守严密，曾夸口称：“兖州城是铁打的！”并命人在城西北角的石砌碉堡上，镌刻了五个大字——“天下第一碉”。
战略部署
胶济线战役胜利结束后，华野山东兵团主力集结于该地区休整待机。遵照毛泽东主席关于进一步集中兵力歼灭敌人的指示，中央军委命令“华东野战军在组织西线兵团发起豫东战役的同时，山东兵团出击津浦路中段，逐步消灭泰安至临城各点守敌，进逼徐州，打通与鲁西南的联系，配合四线兵团作战，孤立济南，创造攻克济南的条件”。5月下旬，山东兵团挥师南下，按预定计划开赴指定地区集结，待机歼敌。
顾祝同最早发觉了华野西线兵团南渡及山东兵团出击津浦路徐济段的企图，急令霍守义加强对济宁、兖州，汶上的守备，以一三九旅4个营守备金乡，刘汝明守备菏泽。华东野战军司令员陈毅，副司令员粟裕于5月28日制定了打击顾敌和津浦路徐济段歼敌的作战计划，并电告中央。毛泽东主席和中央军委29日复电，明确指示：“许，谭以执行你们俭电第一方案为好，即第一步占领泰安，泅水，大汶口，曲阜。第二步相机攻占汶上、济宁，兖州三点中之一点，并求得调动他点之敌增援而歼灭之，逐次攻占汶、济、兖三点。第三步，相机攻占邹、滕、临、韩。……如果汶，济、兖三点之敌难攻，而邹、滕、临、韩较为易攻时，亦可先攻邹，滕、临、韩后攻汶，济、兖，或于汶、济、兖、邹、滕、临，韩七点中选择其较易者先攻较难者后攻。总之，许谭任务是逐一攻占七点，准备以四五个月完成此项任务。”“……关于粟、陈，唐6个纵队以歼灭五军为中心部署是很好的。”并指出“粟陈唐兵团之作战与许谭兵团之作战，必须各作独立作战之计划，即两兵团只作战略上之配合，不要企图作战役上之配合，以免互相牵累依赖，失去独立部署之战机。此点甚为重要，望你们预先计及。”
山东兵团按照毛主席、中央军委和华野的指示。反复研究了敌情，拟定了先从济南与兖州绥靖区的结合部泰安开刀，围城打援的作战方案。自5月29日开始，以鲁中军区4个团攻泰安，以十三纵一部插向泰安以北，七纵一部插向泰安以南，开辟泰安南北地带战场，拟调动济南，兖州之敌增援泰安，以求在运动中歼敌有生力量，并相机夺取泰安。泰安守敌八十四师一五五旅在我军震慑下不战而逃，新泰、肥城、泅水，大汶口、界首等地之敌纷纷效仿，向济南、兖州逃窜。唯大汶口之敌被我切断，退守魏家庄。鲁中部队歼灭了魏家庄守敌八十四师特务团及保一团，从而控制了泰安南北50公里之铁路线。
山东兵团在完成了第一阶段的作战计划后，根据战场的形势变化，于6月1日提出了第二阶段肃清兖州外围据点，近逼兖州的两个作战方案上报中央军委、华东局和华野：第一，以十三纵攻占曲阜后，再占邹县，相机攻占滕县，鲁中部队则监视兖、济，汶之敌，并相机攻占宁阳，七纵控制泰安及其以北，九纵仍在原地不动，完成这步则休整，待雨季过去再组织新的战役。第二，以七纵担任十三纵任务，完成后，以十三纵为主配合鲁中部队攻占兖州，相机攻占济宁、汶上，九纵调泰安及以北地区，准备打援。
华野认为执行第二个方案有利，并有如下好处：①对全国6月攻势的帮助作用大于此举胜利，对促进全国战局更有帮助。②保持于胜利后度雨季，争取两个月的时间休整，对部队可以恢复战力。③如在雨季前能给敌以重大打击，则雨季时敌只能求得喘息机会。否则敌人利用雨季适当加强准备充分深沟高垒更为不利。④雨季之前，是敌外壕水最少的时候，易于我之土工近迫作业，为战术上有利条件。军委同意华野意见，电示山东兵团执行第二方案。
战役准备
我军攻兖打援的准备工作，自1948年4月胶济线战役结束，解放了周村、张店和潍县后即已开始。在进军津浦线徐济段攻兖打援的战役决心下定后，特别是6月20日包围兖州后，参战部队遵照党中央，中央军委的指示，在华东局，华野的直接领导下，在冀鲁豫区党委的大力帮助下，进一步作了全面准备。
侦察工作。1948年春，山东兵团在当地党委的配合下，运用各种手段，通过公开和秘密渠道，对兖州守敌作了一系列的调查研究工作。决定攻克兖州后，又进一步对兖州的地形和敌工事构筑，兵力分布、活动规律及政治情况等进行了详细了解，编写了敌情资料，并组织干部战士进行了实地侦察。打援部队也组织了对徐州、济南敌人的侦察和监视，普遍勘察了拟定的阻援、打援战场，选定了阵地。
战役动员。6月初，各纵队颁发了攻兖打援的政工指示。7月初，《华东前线》接连发表社论，全面论述了解放兖州的重大意义，分析了完成任务的有利条件和困难，号召全体指战员克服困难，主动协同，团结一致，严守纪律，“勇敢机智，军政结合，打下兖州！”“歼灭十二军，活捉李玉堂，霍守义！”各参战部队制订了详细的政治工作计划，组织开展群众性的、多种形式的火线政治工作，同时在部队进行了执行俘虏政策、城市政策及纪律的教育。在此基础上，广大指战员坚定了攻兖打援的信心，纷纷写决心书，请战书，请求担任最艰巨的任务。
军政训练。胶济，泰安战斗结束后，各纵队在总结两次实战经验的基础上，深入地进行了阶级教育和形势任务教育，广大指战员掀起了轰轰烈烈的练兵热潮。攻城部队发动干部战士摆情况，提问题，想办法，讨论如何解决战斗中遇到的各种困难，胜利完成任务。同时选择与兖州相似的地形，模拟敌人工事，从实战出发，有针对性地进行了军事演习。山东兵团及各纵队召开了干部会议，统一思想，明确认识，强调树立密切协同、连续作战的思想，发扬勇敢战斗，不怕牺牲，猛打猛冲的作风，强调各级指挥提前，集中火力兵力，轮番使用兵力。在炮兵部队中着重加强了统一指挥，集中使用，直接支援步兵和以抵近射击为主的教育。阻援、打援部队—面积极构筑工事，一面根据各自的任务，研究了作战预案，进行了技术、战术训练。
战役经过
扫清外围
山东兵团根据党中央和中央军委的指示以及外线兵团的行动方案，决定以一部分兵力配合地方武装监视济南、青岛等地敌人，主力首先攻歼泰安及其南北地区守敌，开辟战场，切断济南和兖州的联系，而后乘胜围攻兖州，吸引徐州敌人北援，相机予以歼灭。