野战军编为十一个纵队，一个特种兵纵队和从中原胜利突围到达华东的一个旅（编为一个独立师），以及兵力约为一个师的两广纵队。
面对敌军的大举进犯，华野前委作出了保卫临沂，在临沂附近歼敌的部署。除留第十一、十二纵队在苏中、盐阜、淮海等敌后地区坚持外，野战军主力集结在临沂周围休整待命。各纵队磨拳擦掌，准备迎接一场大战。
2月初，粟裕的作战地图上已经标出：南线蒋军一字儿摆开，从台儿庄、新安镇、城头一线兵分三路：左路，第十一、五十九、六十四等三个整编师，由整十一师师长胡琏指挥，沿沂河西岸北犯；中路，第七十四、八十二两个整编师和第七军，由整编八十三师师长李天霞指挥，沿沂河、沭河的中间地带北犯；右路，第二十五、六十五两个整编师和第六十七师，由整编二十五师师长黄百韬指挥，沿沐河东岸北犯。还有由叛军郝鹏举部被改编为蒋军第四十二集团军，位于陇海路东段白塔埠、鸵峰地区，担任侧翼掩护。其他第二十、二十八、五十七、七十七等四个整编师作为二线部队随后跟迸。
蒋介石不惜血本，不仅集中了华东战场所能集中的全部机动兵力，而巨动用了轻易不拿出来的嫡系部队，在南线的主要突击集团中，嫡系就占了一半。号称蒋军“五大主力”的精锐师，就用了两个（即整七十四师和整十一师）。
为了寻找战机，各个歼灭敌人，粟裕令第三纵队主力在沂河、沭河之间依托有利地形，坚决抗击中路的敌人，诱使左右两路敌人突出，以便于我集中待机的各纵队根据战场实际情况先歼其中的一路。
但是，这次敌人变得更狡猾和更谨慎了。
看来，他们已吸取了宿北、鲁南战役中被华野“吃”掉几个师的教训，采取“集中兵力，稳扎稳打，齐头并进，避免突出”
的战法，不管我军如何诱逼，敌军仍小心翼翼，步步为营，缓步爬行，平均每天只推进六公里左右。
粟裕和其他华野干部，把敌人的这种打法，叫作“硬核桃夹烂葡萄”战术，“硬核桃”是指蒋军嫡系主力，战斗力较强，“烂葡萄”是指蒋军非嫡系的杂牌部队，战斗力较弱。他们紧靠在一起，异常密集，互相照应，防卫严密。
这种办法倒也起了作用，使我军难以下手，迟迟没有捕捉到有利战机。
北线的敌人却不同。
李仙洲利用我军主力集中在临沂以南的机会，率领第七十三、四十六、十二等三个军从胶济线大胆南下，2月4日占领莱芜，狂妄地继续南犯新泰，进窥蒙阴，严重威胁我后方腹地，积极策应南线的敌人。
2月4日下午五点钟，密切关注山东战场的毛主席给陈毅、粟裕、谭震林等发来电报：“敌愈深入愈好，我愈打得迟愈好。只要你们不求急效，并准备于必要时放弃临沂，则此次我必能胜利。”“目前敌人策略是诱我早日出去，将我扭打消耗后再稳固地占领临沂，你们切不可上当。”
接到毛主席的电报，华野军委全面分析了敌我双方情况：蒋介石、陈诚估计我军必定死守临沂，因为临沂是山东解放区首府，在军事、经济、政治等各方面对我至关重要，要利用这一“必争之地”同我决战，以优势兵力围歼我军，至少可以将我军赶过黄河。这是蒋、陈的如意算盘。
我军也的确作了保卫临沂的部署。我军假如能在临沂外围歼灭敌人一路，粉碎敌人进攻当然最好。但是敌人一直难以分割，我们没有机会下手。
如此下去。弄得不好，可能打成消耗战。而北线敌人已逼近我后方基地，如果山东境内我军没有一个后方，给养弹药的供应，伤兵医院的安置，都将发生严重困难。
事情越来越明朗。
司令员陈毅断然提出新设想：哪里好打到哪里打！与其在南线待机过久，不如放弃临沂转兵北上，打北线的李仙洲集团！
这是一个异乎导常的设想。完全出敌不意，也要根本改变华野原来部署。
陈毅对粟裕说：“我认为，打运动战好比耍龙灯，耍过来，耍过去，一会儿东，一会儿西。我们敢于大踏步前进，也敢于大踏步后退，不怕丢掉一些地方，不怕打烂坛坛罐罐。搞得敌人晕头转向，叫敌人听我们指挥，最后把敌人‘吃’掉！”
粟裕钦佩陈毅的胆略，回答道：“我赞同这个设想，打仗就好比宝换宝，舍不得珍珠，换不了玛瑙。解放区的每寸土地，都染着我们同志的血汗。现在为了消灭敌人有生力量，暂时放弃一部分，以后统统要收回！”
接着，粟裕深入地研究了这个新设想，也研究了其他方案。同时估计了敌人进占临沂后的可能动向：继续北进，实行南北夹击；先向西再向北，打通律浦线；转头向东，打通临沂与海州的联系。
粟裕认为，不论敌人北进，西进或东进，都会改变南线敌军的集中态势，造成兵力分散。我军北上即使不得手，打不了李仙洲集团，还可以再南下寻机歼灭已分散的敌人。
2月5日，陈毅。粟裕、谭震林三人联名向中央军委、毛主席发了一份请示电报：“南线敌人齐头并进，紧紧靠拢，每进一步即加强工事，不易各个消灭。”“我们经多方研究后，特提出如下几个作战方案……。”电报中讲三个方案：第一，以第二纵队进攻白培埠附近的郝鹏举部，威胁海州，以吸引敌东援或北进，视机歼其一路或两路；第二，如执行第一方案仍未能吸引敌人前进，除以一个纵队位于临沂以南监视敌人外，主力集结临沂以北休整，待敌北进，再选歼灭机会；第三，如南线敌人仍不北迸。或北进时不便歼灭，则留一个纵队在临沂地区牵制敌人，主力急行北上，彻底歼灭北线敌了。
陈毅、粟裕一面发出请示电报，一面命令二纵于2月6日晚对郝鹏举部发起攻击。
郝鹏举部原是被国民党收编的伪军，郝本人是一个国民党反动军官，反复元常，看风使舵，搞政治投机。1946年1月9日。在我山东野战军强大的军事压力和政治争取下，他率部在台儿庄宣布起义，表示反对蒋介石打内战，受到我山东军民的宽待。时隔一年，1947年1月27日，当蒋介石南北夹击山东解放区时、他背叛人民投靠蒋介石，为的就是一个第四十二集团军番号，被蒋配置在南线敌军左路，担任侧翼掩护。
经过一昼夜战斗，2月7日黄昏，我二纵将郝总部及其两个。，飞飞师全部歼灭，活捉了郝鹏举。陈毅接到战报，提笔写下了《示郝鹏举》一诗：“教尔作人不作人，教人不苟竟狗苟。而今俯首尔就擒，仍自教尔分人狗。”
郝部被歼，南线蒋军的左、中两路仍不前进，右路蒋军不仅不前进，反而向后退缩。
华东野战军仍没获得歼敌主力的机会。
2月6日，打郝战斗进行正酣时，中央军委、毛主席的复电到了：“完全同意五日十五时电第三方案，这可使我完全立于主动地位，使蒋介石完全陷于被动。”并指示：全军在原地整训，对外装做打南面模样，待敌占领莱芜、新泰等地后，秘密移师北上。
陈毅、粟裕等迅即下达命令：毫不留恋地放弃临沂，主力北上莱芜，求歼李仙洲集团。
华东野战军指挥部作战室，一片紧张气氛。
满墙的军用地图上，星罗棋布地插着红蓝两色的小旗和布满了各种标记，显示出错综复杂的敌我军事态势。
粟裕在作战室里踱来踱去，低头沉思。这时除参谋人员报告最新敌情外，谁也不敢打扰。他正在考虑这次战役胜利的关键，在于隐蔽意图，“明修栈道，暗渡陈仓”，抓住李仙洲集团。
“找封振武！”粟裕的目光凝视着地图对参谋人员说。
鲁中军区第二军分区司令员封振武被警卫员叫来了。
粟裕并不转身，右手只是微微一摆。
封振武走近地图，粟裕当面布置任务：“你立即率领分区的三个团沿新泰至泰安的公路向西运动，经杨柳店、徂徕山，昼夜不停地前进。白天行军时，注意防空。”
封振武丈二和尚模不着头脑，不解地用征询的目光望着粟裕，心里直嘀咕：我军向来是夜间隐蔽行动，为什么这回白天也行军呢？这不是很容易暴露吗？
粟裕一直没有把目光移开地图，显然，他正在考虑着战役的部署。
封振武知道粟裕善于用兵，这样布置谅必自有道理，不应多问。
在封振武率部向泰安挺进的同时，兄弟部队也日夜向兖州逼进，充州西面的运河上架起了一座又一座浮桥，黄河渡口集结起许多船只……
这时，我军主力正隐蔽地向北急进。陈诚派出的空军侦察却回来报告：“由新泰西南通向大汶口、泰安的道路上共军络绎不绝”，“共军在运河上架设浮桥，有渡河模样”，“共军在东阿大量调集船只，似将在东阿、范县间北渡黄河。”
陈诚还接到南线蒋军层层捏造上报的“战绩”：“在临沂外围歼灭共军十四个旅。”于是，作出了这样的判断：“共军伤亡惨重，不堪再战。”
“陈毅开始总退却，企图北渡黄河。”
蒋介石绝对相信心腹陈诚的话。
这一次，蒋介石、陈诚又一次中计了。
蒋、陈二人都不同意王耀武提出的我军可能改变作战方向的猜测，反对王耀武将李仙洲集团后撤，严令再度南进，要李仙洲“确保新泰、莱芜……”
此时，封振武恍然大悟：粟司令员巧妙地“指挥”了敌人，由蒋介石、陈诚作出了有关北线蒋军李仙洲集团命运的重要决定。
过了几天，粟裕又找封振武布置任务。
封振武赶到临时设置在蒙阴县野店附近的华野指挥部时，机关人员已吃过晚饭，正要整装出发。
粟裕对封振武说：“现在情况紧急，我们马上就要转移，大部队走后，这里只剩下你们二分区的队伍了。现在决定由你们分区的三个团阻击敌人，目的是叫敌人不能占领蒙阴，能抗击五到七天最好。怎么样，你有信心吗？”
封振武面有难色，一时难以回答。
他心想：我这三个团是地方武装，多数是新建的，武器装备也差，除了步枪机枪，每个团只有四门八二迫击炮，怎么抗击有现代化装备的敌人呢？
他正犹豫，粟裕已猜到了他的心事，笑着对他说：“当年诸葛亮大摆空城计，身边只有几个老兵和两个琴童；迷惑了拥有重兵的司马懿。你现在有三个团的兵力，还不能同敌人周旋一番吗？你的阻击战打得越好，就越有利于大部队的调整和战役部署。
封振武受到了鼓舞。
粟裕把他带到作战地图前，具体介绍了敌我状况和这次战役的作战计划。
最后，粟裕又以古喻今，对封振武说：“古时候不是有个孙膑战庞涓的故事吗？孙膑用每天减灶的办法诱庞涓上当，你这次不妨以增灶的办法，使敌人摸不清我们的虚实。”
粟裕这样明确具体的指点，使封振武大大增强了信心。
果然，封振武的三个团按照粟裕的计谋行动，打着主力部队的番号，机动灵活地同敌人周旋，凡守卫过的村庄，特地多搭一些草铺，转移时草辅保持原样，一概不拆。敌人不知我军虚实，犹疑再三，行动迟缓。经过一星期战斗，敌人被挡在蒙阴以北三十里的地区，不敢再前进。封振武圆满完成了阻滞敌人的任务。
2月10日，陈毅、粟裕下达行军命令：除二、三两个纵队留在南线钳制敌人外，其他各纵队兵分三路立即北上。
部队突然北上，没有思想准备，行动前也没有充分时间进行动员解释工作，战士们在行军中议论纷纷、热烈辩论：“保卫临沂，我们上哪儿去保卫？”
“敌人重兵在南边，我们一个劲向北走，上哪儿去打敌人？”
“陈司令员说过，打运动战好比耍龙灯，这回耍得远，说不定好戏在后头！”
“古代兵书上说‘声东击西’，我们也许来个‘声南击北’哩。”
也有些战士对徒劳往返地南下又北上，想不通，讲起了怪话：“我们成了轧路机了。”
“陈老总电报拍拍拍，小兵脚板噗噗噗，我们光管走，不管打！”
针对这种情况，华野指挥部决定边行军边动员边做战斗准备工作。行军中的间隙都被用来召开各种会议，对干部、党员、骨干、战士，层层传达华野前委北上作战的决心，反复说明放弃临沂，先打北线敌人的目的和意义。
大家心里逐渐亮堂了，各部队纷纷提出了生动有力的鼓动口号：“敌人搞我们的陇海线，我们搞敌人的胶济线，打了胶济线，再打陇海线，坚决打赢这一仗！”
“拉起两条飞毛腿，哪里能消灭敌人往哪里开！”
“吃得苦，跑得路，饿得肚，打得胜仗才是人民战士真功夫！”
白天，沂蒙山区荒野宁静，夜晚，却是热闹沸腾：山上山下，人欢马叫；村前屯后，熙熙攘攘；大小道路，铁流滚滚，路多宽，人多宽。为了让部队快步前进，民工队伍从大路让到小路，从小路让到野地里，满载的马车、大车、独轮小车，车轮滚滚，顽强地艰难行进。千军万马，浩浩荡荡，人不歇脚，马不停蹄，一夜到天亮，川流不息。好一幅人民战争的画卷！
留在临沂地区的华野第二、第三纵队，使用各个纵队番号，伪装华野全军，以寡敌众，顽强阻击，直到2月15日，南线敌人才占领临沂城。
蒋介石、陈诚得意忘形，大肆吹嘘“胜利”。
同日晚上，在济南的王耀武得到了华野主力己向北运动的情报，便提高了警惕。华野虽然封锁消息，但大兵团行动，几天之后就难以完全保密了。
王耀武对华野主动放弃要地临沂，主力北移，猜测华野可能改变作战方向，担心掉头打李仙洲集团。
第二天16日，王耀武就命令李仙洲全线后缩，四十六军撤出新泰退到颜庄地区，李仙洲总部和七十三军两个师后撤到莱芜地区，十二军的新编三十六师后撤到吐丝口镇，十二军军部和两个师后撤到胶济线，担任张店、明水一线守备。
敌情的突然变化，不免使人着急：敌人要逃跑，而我军还未完全到达指定位置，怎么办？
有的纵队指挥员沉不住气了，建议提前攻击，认为即使抓不住全部敌人，也可以吃掉它的“尾巴”。
粟裕却冷静分析，认为敌人只是稍向后撤，整个部署还没有发生根本变化。他对纵队指挥员说：“不要打草惊蛇，贪小失大，放长线，钓大鱼，按原定方案迅速向指定位置集结。”
粟裕冷静部署的同时，王耀武却与陈诚打起了电报“官司”：王耀武在命令李仙洲后撤的同时，打电报给陈诚，陈述自己的意见，并要求“准予机动作战”。这就是说，允许他随时让李仙洲“机动”地逃跑。
陈诚大为不满，给王耀武的回电中，坚持认为“陈毅率部放弃临沂向北逃窜，有过黄河避战企图”，还说什么“敌军心涣散，粮弹缺乏，已无力与我主力作战”。他不仅不理睬王耀武“机动作战”的要求，而且严词命令王耀武：“着该司令官派一个军进驻莱芜，一个军进驻新泰，诱敌来攻，勿使其继续北窜。”
陈诚还向蒋介石告了王耀武一状。
蒋介石很不高兴，给王耀武写了一封亲笔信，信上说：“务希遵照指示派部队进驻新泰、莱芜。新、莱两城各有一军之兵力，敌人无力攻下，敌如来攻，正适合我们的希望。”蒋介石在信上还责令王耀武：“切勿失此良机！