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入东城。
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，在安五、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。
两战兖州
我山东兵团在连克周村、张店、潍县之后，略作休整，即挺进津浦路，展开了夏季攻势。
1948年5月29日，我兵团首先选择敌第2绥靖区（济南）与第10绥靖区（兖州）的结合部泰安为主要打击方向，以鲁中部队围攻泰安，13纵一部插向泰安以北，7纵一部插向泰安以南，拟调动济南、兖州之敌增援泰安，求得在运动中围歼援敌。
当我军各部向泰安运动之际，泰安守敌察知我军动向，不战而逃。津浦路沿线各点守敌纷纷效法，或北逃济南，或南窜兖州。许世友司令员当即命令各部抓住战机，毫不迟疑地向泰安南、北两面迅速扩张战果，在运动中消灭敌人。各部连克数镇，势如破竹，控制铁路线100余公里。我军声威大振，敌人闻风丧胆。
在北线，我军直抵张夏、崮山、龙山一带，从东南面钳制济南。敌以4个旅的兵力向龙山反扑，被我军击退，歼敌约4000人。
在南线，大汶口之敌在溃逃中动作稍慢，被我军在大汶口以西魏家庄截住，歼敌2个团。
我7纵19师横扫兖州外围据点后，又同13纵乘胜催马扬鞭，分多路直逼兖州城下。
我军抵近兖州后，上级把19纵55团布放在城东关附近。清晨，晨曦初露时分，55团和各团营的领导对敌人的城防进行了现地勘察。墙高达15米，墙内的上上下下设有高低两层立体火力网，明碉暗堡可以互相交叉射击，从城墙到护城河有200米远，全是子母堡式的地堡群；东、南两面，是又宽又深的自然河，水面宽达50米，城的西、北两面，是人工护城河。
城内驻守的国民党整编12师，下辖3个旅9个团，2．8万余人，全都是日式装备。城内还有一个野炮营。敌人的这种布防态势，使我军无法接近城墙。
团参谋长曾友诚心里禁不住暗暗思忖，这可是一块难啃的骨头。
6月22日夜，3发红色信号弹腾空而起，我军开始攻城：突然，敌人的机枪、步枪，城内的野炮，飞临上空的飞机一齐开火了，各种响声震天动地；各种枪弹、炮弹似狂风暴雨，铺天盖地地向我军阵地倾落下来。为了保存有生力量，我军各部队停止了攻击，都躲进了掩体和猫耳洞内。
我军以一部包围兖州，并密切注视徐、济之敌的动静。我军的战役意图是“攻兖打援”，分散徐州方面西援豫东战场的兵力，策应外线兵团作战，同时在援敌运动中，瞅准机会，将其歼灭。
6月22日，我华野外线攻克开封，徐州之敌方才决心北援兖州，调整编第25师沿津浦路北上。28日，援敌进至滕县以北界河一线。我围兖部队过早松围南下，暴露了打援的意图。同时，由于我华野外线兵团及中原野战军一部，已发起睢杞战役，敌区寿年兵团陷入重围，求援甚急。徐州之敌复调整编25师车运河南商丘，改援睢杞战场。
此时，我军南下打援未成，北面济南之敌又迟迟未动，兖州孤立，出现“空档”。我山东兵团首长当即决定抓住这一战机，集中兵力攻下兖州。遂以7纵、13纵和鲁中部队投入攻兖作战，重新将兖州团团围住。
这次攻城，上级把55团布置在城南关。55团一到南关，便一鼓作气攻占了南关的大部分。这给敌人造成了一个极大的威胁。他们千方百计地想把我军从南关赶出去，用强大的兵力、火力与我军争夺。而我军硬是寸步不让，坚决固守，一连五六天时间，枪声、手榴弹声不停地响着。
7月11日下午，上级下达了总攻的命令，我军的部署是：20师、21师及19师56团，为主攻部队；13纵队和55团，为佯攻部队；城西、城南、城北都有部队攻击，围三缺一，只有城东没有设兵，这是留一个口子，赶敌人出城，以便在东郊彻底消灭之。
翌日黄昏，总攻前的炮击开始了。我军集中了全部炮火，向城内各个固定目标进行了猛烈轰击。城内敌人的野炮营被炸坏了，变成了哑巴；城头的一座座碉堡被摧毁了，失去了效力；城防的铁丝网，鹿砦全被炸飞了。借着暮色，我军佯攻部队在护城河上很快地架起了浮桥；一队队战士，飞快地越过护城河，作出了攻城姿态，给敌人以错觉，使敌人判断错误。
这时，城西的主攻部队20师趁敌人注意力集中在城南、城北的机会，悄悄地把华野支援的多门美式105榴弹炮，推到离城墙约500米处，分段直瞄抵近射击。几十发炮弹连续地射向了城墙一处。很快，城墙上出现了使人可以爬上去的斜坡。炮声刚落，主攻部队的战士们像离弦的箭，跃出战壕，呐喊着冲上城头，杀进城内。主攻部队分多路突进城后，同敌人展开了英勇顽强的搏斗，打退了敌人的多次疯狂反扑，有力地巩固了突破口。
敌整编12师原为东北军旧部，善于守备。在城垣被我军突破后，敌军官带领士兵发起集团冲锋，敌我双方展开了一场恶战。当晚，20师突破口被敌人封锁。
这时，许世友命令外边的部队坚决往里突，从西往东打，打它个七进七出。不久，突破口重新被我军打开，后续部队如潮水般涌入城内，同敌人进行了逐房逐院的争夺。街头巷尾都有敌人重兵把守，各种火器打起来，形成了一堵堵的火墙，人是根本无法从街道通过的。
我军攻城部队在城内与敌人奋战了整整一夜，敌人的碉堡、地堡基本上被摧毁或被占领了。各种炮兵阵地大部被我军攻占，还夺取了许多街道和民房。
敌师长霍守义从我军攻城后，发出一封封特级告急电报，要求上级增援。结果其主子一兵一卒也没有派来，反而要霍守义督军抵抗。一夜间，兖州城已被我军占领了大半，敌军死伤惨重，师指挥所也被我军占领了。战至下午，我城内部队越战越勇，斗志高昂；敌军士气低落，神情沮丧，死伤和向我军投降的达万余人。敌人阵地一丢再丢，一退再退，已无存身之地了。
蒋介石看霍守义实在无法维持下去了，便下达了准其突围的命令，并派飞机掩护他们向东南临城方向突围。傍晚，城内的敌人便打开了东城门，急急如丧家之犬，拥挤着向城外逃窜。
这时，我军各部队嘹亮的冲锋号声一齐响了起来，战士们手捉步枪，腰插手榴弹，好似猛虎下山，嗖嗖地跃出战壕，按照预定的作战方案，急速地向敌人出击。敌人为了掩护整编12师的突围，数十架飞机尖叫着从我军阵地上空掠过，投弹、扫射，封锁我军追歼击的去路。
我军出击敌人，需要涉过城东那条又宽又深的河。敌机封锁了河道，机枪子弹像下雨一样，落在水中。战土们冒着弹雨，冲进齐腰深的河水，争先恐后地向前冲。敌机的阻拦，丝毫没有影响我军的追击速度，战士们顶着敌人阻击的炮火，大胆地向敌人插去。我55团和兄弟部队，像两把利剑，一把由城南，一把由城北向敌人飞来。兄弟部队分兵一部向前拦住了敌人的去路，斩断了蛇头，另一部断了蛇尾；55团对着蛇腰一阵痛打，一会儿工夫，打得敌人死的死，伤的伤，剩下的都吓得趴在地上。
至此，我军全歼兖州守敌2．8万余人，俘虏了敌师长霍守义。
在我山东兵团部署攻兖之际，估计敌人不会轻易放弃津浦路中段这一战略要点。敌若要解兖州之围，十之八九要由济南分兵南下。为此，许世友命令9纵担任打援。9纵选择大汶口以南齐家庄、太平镇一带为战场，为了防止被敌侦破意图，后缩至泗水一线集结。
7月13日，敌161旅果然渡汶河南下，抵达齐家庄、太平镇一带，进入我军预定的伏击圈内。
傍晚前后，渐渐下起小雨。我9纵指战员冒雨急行军几十公里，连夜涉水渡过汶河北上，断敌后路。
当夜，王耀武得知兖州为我军攻克，急电吴化文部返济。吴化文一反南下时那种拖拉迟缓的作风，率部扭头疾速向济南逃窜，9纵截得敌第161旅、155旅一个团和师部炮兵营，于7月15日将其全歼，缴获野炮7门、山炮8门、满载弹药的汽车100余辆。
津浦路中段战役至此胜利结束。这一战役自5月29日至7月15日，历时48天，歼敌6．3万余人。我军攻占了兖州，拔除了敌人在津浦路中段的战略要点，控制了徐、济间铁路线350公里，完全孤立了济南。同时打通了山东腹地与鲁西南的联系，为我内外线兵团适时会师创造了条件：部队的攻坚战术、技术水平也得到进一步提高，为下一步攻克敌坚固设防的山东省省会济南，积累了宝贵的经验。