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5月13日上午，敌3个师又发起攻击，至下午4时惧歼后退至黄斗顶山、重山、[[马牧池]]。当晚，华东野战军第1、第8纵队以一部兵力在整编第74师正面实旋阻击，主力从其两翼寻隙向纵深楔进。第1纵队第3师攻占曹庄及其以北高地，逼近蒙阴，构成对外正面阻击整编第65师；纵队主力攻占黄斗顶山、尧山、天马山、界牌等要点，割断了整编第74师与整编第25师的联系，并歼整编第25师一部，该师大部缩回桃墟。第8纵队主力攻占[[桃花]]山、[[磊石山]]、[[鼻子山]]等要点，割断了整编第74师与整编第83师的联系；一部占领盂良崮东南的横山老猫窝。同时，第4、第9纵队从正面发起攻击，占领黄鹿寨、佛山及马牧池、隋家店一线，扼制了整编第74师的进攻。第6纵队由铜石地区急速北上，于14日晨抵达垛庄西南观上、白埠地区。13日晚，整编第74师前沿据点遭到攻击时，张灵甫仍准备于14日执行攻占坦埠的计划。

5月14日10时，[[张灵甫]]得知天马山，马牧池、磊石山等地失守后，预感到有被围歼的危险，即仓促向盂良崮，垛庄方向撤退，并组织一部兵力进行反击。华东野战军发现整编第74师南撤，立即乘胜猛攻。担任正面攻击的第4、第9纵队经彻夜攻击，进占唐家峪子、赵家城子一线；第6纵队在第1纵队一部协同下，于15日拂晓攻占垛庄，截断了整编第74师的退路；第8纵队攻占[[万泉山]]，同第1、第6纵队打通了联系，在芦山、孟良崮地区形成了对整编第74帅的四面包围。整编第74师被包围，蒋介石、顾祝同虽感吃惊，但认为该师战斗力强，所处地形有利，已控制制高点，必能坚守，如果左右邻加速增援，可造成与华东野战军主力决战的机会。因此，除令整编第74师固守待援，牵制华东野战军主力外，严令新泰的整编第11师、蒙阴的整编第65师、桃墟的整编第25师、[[青鸵寺]]的整编第83师以及河阳、汤头的第7军、整编第48师等部迅速向整编第74师靠拢；并调第5军自莱芜南下，整编第20师自大汶口向[[蒙阴]]前进，企图用10个整编师的兵力在蒙阴、[[青驼寺]]地区歼灭华东野战军主力。张灵甫也认为建制尚完整，部队战斗力强，居于战线中央，会得到左右邻的积极增援，因此，一面请求空投粮弹，一面调整部署，同守待援<ref>[https://www.sohu.com/a/205503907_440509 孟良崮战役经过：解放战争中最孤注一掷的豪赌] ，搜狐，2017-11-20</ref>。

==战役意义==

[[孟良崮战役]]基本粉碎了国民党对山东解放区的重点进攻，创造了我军在敌重兵集团密集并进的情况下，从其战线中央割歼进攻主力的范例<ref>[http://dangshi.people.com.cn/n1/2019/0710/c85037-31224133.html “意义极大”的孟良崮战役]，人民网 ， 2019-7-10</ref>。此役的胜利，不仅在心理上极大地震撼了国民党军队，也打乱了国民党军队在山东的重点攻击部署。他们不得不对战役计划作新的调整。重新发起的攻势已没有了初期的强劲势头，又由于华东我军纷纷向内线出击，寻求决战的时机丧失，7月中旬，国民党军队在态势上已处不利之势，结束了对山东[[解放区]]的重点进攻。