由于受暴雨阻滞，我各部接敌时间参差不齐。7纵于3月11日首先包围张店，守敌见势不妙，弃城而逃，被7纵在野外堵截全歼，俘敌4400余人。此时，敌整编第32师师长周庆祥对我军意图有所察觉，乃仓促决定收缩兵力，命令第141旅、第36旅放弃长山、邹平等地，连夜向周村开进。
我山东兵团原先制订作战计划的时候，曾考虑到如果敌军主力调集于周村，增加攻城的困难，则9纵可相机处置。
此时敌人将主力收缩，周村兵力由二三千人骤然增加到1．5万余人，但因仓促集中，部署混乱，立足未稳。我如乘隙攻击，正好使敌措手不及。若犹豫不决，行动迟缓或不予攻击，我军则失去战役的突然性，坐失良机，给今后的攻击增添困难。周村的打与不打，关系到战役全局。在这关键时刻，9纵司令员聂凤智正确理解和坚决贯彻兵团总的战役意图，当机立断，命令所属各部连夜冒雨向周村发起攻击。26师78团在开进途中，发现有一支队伍同时并肩向周村进发，透过黑黝黝的雨幕，影影绰绰看到有人戴着大盖帽。他们抓了俘虏一问，才知道这是正往周村收缩的敌141旅。该团冷不防冲入敌人队伍，截得后尾一部，成群的敌人稀里糊涂地当了俘虏。我76团追上敌另一部，尾随其后，直插周村城下。
午夜时分，我9纵冒着倾盆大雨，向周村发起攻击。由于远道奔袭，隐蔽接敌，行动突然，直至在周村城下打晌，敌尚不知道我军攻击部队的番号、实力，反而以为9纵已南下鲁南莒县。在战斗发起后，敌师长周庆祥匆忙召集各旅、团长开会，研究周村防务，但已为时太晚。敌师、旅、团之间有线通讯线路被我军炮火炸断，指挥遂告中断。正当敌人一片混乱之际，我25师75团由东门突破。其他部队也相继突入城内。敌各级指挥官在师部开会，我指战员已勇猛杀进市区，73团直扑敌指挥所。各点守敌失去指挥，成连、成营地弃械投诚。
经22个小时战斗，周村为我军所克，除周庆祥化装潜逃外，守敌1．5万余人全部被歼。
周村被克，胶济路两段之敌果然全而动摇，周围符城镇守敌纷纷弃城逃窜。恰如我山东兵团于战役前所预料的，出现了“中心突破，四而开花”的大好局面。我军各部在许世友司令员指挥下，乘胜四面出击，扩大战果，横扫胶济路两侧。渤纵一部及鲁中军区部队攻占桓台。7纵全歼淄川守敌8000余人。
我军的胜利捷报，飞传四方，有力地震慑了敌人。远离战场上百公里的莱芜、蒙阴、沂水诸敌，也都胆战心惊，望风而逃。从此，具有战略意义的沂蒙山区，全部获得解放。
这一战役，历时13天，痛快淋漓地歼敌3．8万余人，连克张店、周村、桓台、淄川等14座城镇及广大地区。
潍县攻坚
我山东兵团在胶济路西段首战大捷，使山东战场之敌被迫进一步收缩兵力，加强要点防御。此时，我各部暂驻周、张地区，处于机动作战位置，南可下兖州，东可向昌潍，部队前锋已逼近济南市郊。敌人一时摸不清我军的真实意图。
敌第二绥靖区司令王耀武认为我军可能趁势攻取济南或南下津浦路作战。国民党宣传机器更是大声疾呼：****“攻济企图昭然若揭”。正当敌人调兵遣将，加强济南和津浦路中段防御力量的时候，我山东兵团出敌不意，于1948年4月初，挥戈东进，直指昌潍。这是许世友司令员布下的又一着好棋。
潍县位于胶济路中段，系连接胶东、渤海、鲁南的重要枢纽，号称“鲁中堡垒”。驻有敌整编45师4个团及6个保安团，加上土顽和还乡团等，共4．7万余人。潍县周围数十个县、镇的地主、恶霸及反动武装，均猬集该地。潍县分为东城和西城，俗称“双城”。城防工事迭经日、伪、蒋10多年修筑和改建，构成以西城为核心、3道防线的半永备型防御体系。潍县守敌第96军军长兼整编45师师长陈金城自诩潍县坚不可摧，“固若金汤”。
我军决定打潍县是为打济南作准备的重要一着。打下潍县，我们就能全部控制横贯山东全境的铁路交通大动脉——胶济路，这就好比摧折了济南之敌的一条主要臂膀，山东战场的敌人将不得不退缩到济南至徐州的狭窄地域内，陷于穷途末路的困境之中。攻克潍县，我胶东、渤海、鲁南三个解放区得以完全连成一片，会有力地促进解放区的政权建设和工农业生产的发展，支援人民解放战争的力量将大大增强。
4月2日，潍县战役发起了。渤纵会同鲁中部队首先东进，实施对外围敌人的分割和对潍县城的包围。随后我山东兵团主力东进参战。各部先后攻占二十里堡、九龙山、凤凰山，控制飞机场，切断潍县与济南、青岛之间的空运联系，并缴获飞机两架。接着又占领坊子。此后，我攻城部队昼夜不停开展土工作业，挖掘交通壕，隐蔽接敌。有的交通壕挖了2—3公里长，一直伸展到城下壕沟边。
战役期间，敌人出动60多架飞机，轮番向我阵地轰炸、扫射。由于我人马均在交通壕内行进，减少了伤亡。敌人的地面炮火一响，我强大的炮兵一顿猛轰，就把敌人的炮火压住了。敌人煞费苦心设置的多道复杂附防御工事，被我军从地下掘壕前进，完全破坏。敌人将我主力消耗于外围的企图，化为泡影。
4月14日夜，我9纵攻占北关。渤纵、鲁中部队于18日占领南关。此后，我各部在前沿停止攻击，轮换部队，转入敌前练兵，实施近迫作业，紧张地进行攻城的直接准备工作。
根据西城守敌的具体情况和攻城部队的攻坚能力，许世友决定以9纵在北垣担任主攻，渤纵、鲁中部队在南关助攻配合。
在对西城发起总攻的前夜，为了麻痹敌人，许世友又施出“欲擒故纵”之计，命令前沿部队向后收缩一步。愚蠢的敌人果然中计，以为我军连战疲惫，放弃攻城。潍县守敌兴高采烈，王耀武居然在济南召开庆功会，庆贺“潍县解围”。
就在敌人忙于祝捷狂欢之际，我山东兵团于4月23日晚，以迅雷不及掩耳之势，向西城发起强攻。战斗异常激烈，它是我军指战员革命英雄主义的一曲震撼人心的颂歌。24日零时21分，我9纵27师79团8连9班副班长栾子明抱起第一包炸药，像箭一般冲向了城墙。这时，敌人用机枪、步枪疯狂射击，大批的手榴弹向城下飞来，我们的战士却全然不顾，他们熟练地架起炸药包，拉响了导火线，把城墙顶部炸了一大块。敌人又用火力拼命封锁爆炸点。在这关键时刻，8连连长曲日平命令用火力压住敌人，掩护9班长连续送上了第二包、第三包炸药，包包爆炸成功。接着，爆破组长王发钧、战士宋文章又抱起第四、第五包炸药向城墙冲去，城墙上被炸开了二三米宽的大豁口。
紧接着，担任突击任务的8连1、2排，高举红旗，在3营营长王志学的率领下，朝突破口猛扑过去。刘庸亭不顾伤痛，迅速架起梯子，一班长王玉莱第一个冲上城墙，副连长孙义成把红旗插上了城墙顶。8连、4连很快登上城墙，并迅速拿下了2号突出部。城内和城头上的敌人，连续组织5次反扑，均被我英勇的战士打垮。这时，我9连也杀上城来，占领了3号突出部。3时许，5连也登上城墙。天亮后，陈金诚调集了大量部队，在6架飞机和密集炮火的掩护下，向我军阵地猛扑过来，我们的战士用机枪、步枪迎击。有的子弹打光了，就和敌人拼刺刀，展开肉搏战。5连在连续打退敌人的多次反扑后，全连只剩下三十几人和两幢房子的阵地，连、排干部大部分牺牲或重伤，一直坚持了20个小时，牢牢守住了阵地，直到大部队进入城内。
在异常紧急的关头，为了支援79团登城部队，9纵命令25师73团白天强攻登城。24日13时30分，73团冒着敌人疯狂的火力压制，一鼓作气，白天强攻登城获得成功。进城后与敌人展开巷战。渤纵与鲁中部队也由城南相继突破。南北两路密切协同，直捣敌指挥机关。
我军控制西城后，兵团首长作了总攻东城的部署：9纵主力依托西城为主攻部队，26师由城北佯攻，并准备聚歼逃敌，西海部队由东城外向西打，鲁中部队由南向北打，形成四面合围之势。经过一昼夜准备，26日黄昏，在暮色的掩护下，我军开始向东城发起总攻。当晚，25师于庆城门以南，27师于庆城门以北，两面进行强攻；26师于东城以北佯攻，西海部队于东城东面牵制，鲁中部队也于城南发起攻击。担负主攻任务的9纵27师79团，在发起攻击之后。冒着敌人的枪林弹雨一气突过白浪河。炸开城墙，登上了东城的城头。
接着，我军各攻城部队相继人东城。
突破成功后，9纵司令员聂凤智即命令27师由东大街以北向东北猛攻；25师由东大街以南向东与东南猛攻；26师77团沿大街向东发展。
27日拂晓，我75、74、81团皆投入纵深战头，9时许，我军攻占东城大部地盘，敌人突然施放了烟幕弹，企图逃跑。
10时左右，大批狼狈不堪的敌人拥挤着从狭窄的东门向外逃窜。我9纵26师城外部队和西海、鲁中部队立即予以截击，把敌人打得晕头转向，拼命东逃，恰好钻进了我军的“口袋”。1000余名逃敌全部被歼。山东省第8专区专员、山东保安1师师长张天佐、副司令张髯农被击毙，国民党军第96军军长兼整编45师师长陈金诚被俘。至12时，我军结束了东关战斗，潍县城全告攻克。
潍县城解放了，潍县周围的敌人闻风丧胆。4月29日，固守在安丘的敌保10团仓皇向南逃窜，我安丘独立团连夜急行军20公里，在安丘、莒县边界的鸭戈庄一带堵住逃敌，激战半天，将敌全歼。
4月30日，我渤海军区第13团、14团、15团、16团所包围的昌乐守敌国民党山东保安第3师4个团，保安第6总队2个团及益都县大队，临淄自卫警察大队等近万人，弃城分路突围逃窜。突围之后，大部被我军消灭在城外。国民党山东保安第3师师长张景月率残敌1500余人逃窜至寿光孙家庄、黄家庄、李家庄一带后，被我军追击部队围住，激战一夜，除少数逃窜外，大部被歼。
整个战役，共歼敌4．6万余人，华东局于潍县东城被克的当天即发来贺电。