5月6日，1947，華野主力開始炮擊張的整編74師。在華野的阻擊下，蔣介石的所有援軍只能遠遠地看著孟良崮，眼睜睜地看著整編第74師全軍覆沒。
當槍炮聲漸漸停止時，粟裕反復核對各部隊上報的殺敵數字，發現仍有7000人左右與整編74師的編制數字不符。他當即要求暫時不要給主席發電報，並下令:“各部隊再報壹次戰果，俘虜敵人的數字盡量準確。命令部隊繼續搜索，不要放松警惕，特別是在隱蔽的山溝裏，要仔細搜索。沒有命令不要停。”
此時，華野的部隊正為打勝仗而興高采烈，對粟裕的部署感到不解。粟裕解釋說:“我們主張殲滅戰，壹定要追剿窮匪。不管這狗是瘋了還是翻墻，我們都要殺了它。”他還特別提醒:“7000人不是個小數目，會給我們帶來不必要的損失。”
華野縱隊奉命出發，經過緊張的搜索，在壹個山谷裏發現了七千多張殘部，他們擠在壹起，準備突圍。粟裕聞訊，立即命程浚、、許緊急出動，帶兵圍殲。不久，殘余的敵人被消滅並被抓獲。到目前為止，孟良崮的整編第74師，從教師到馬夫，幾乎沒有逃脫法網。
孟良崮山谷中突然響起了歡呼聲。時任第九垂直司令部總參謀部主任的葉超後來回憶說:“我和兄弟們壹起執行正面進攻任務。雖然傷亡不小，但看到蔣家王派軍壹舉殲滅，我都樂見其成。”
華野指揮部也是雷聲大雨點小，李煜、崔謝祥、於婕、唐紅等參謀和警衛員後來回憶說:“捷報傳來，在場的人都佩服粟裕首長的預知敵情和高明的指揮藝術”，還回憶說，陳毅首長非常高興，緊緊地握著粟裕的手說:“妳真是越來越激動了！”
這場戰役是粟裕壹生中的軍事傑作之壹。他用營的新戰術，奮起反擊，分兩翼，切斷敵人的退路，堅決停止壹切幫助敵人的方式。王必成晚年說:“這次戰役的整個過程，從調動兵力到造戰鬥機，再到戰役的實施，都是按照粟裕同誌提出的計劃進行的。”
粟裕的老搭檔陳毅也立下了汗馬功勞。戰役期間，他作為司令員兼政委，對副司令員粟裕給予了很大的支持。性格直爽的9縱隊司令員許曾以部隊傷亡太大為由，在電話中與粟裕討價還價。聽了這話，陳毅很不高興。他抓起話筒說:“剛才粟裕同誌說的是我的看法。妳要堅決執行。傷亡再大也無所謂。我手裏還有後備部隊。妳有多少傷亡我就給妳多少！”
以陳毅的地位和威望，許是絕對不敢說話的，而陳毅也承諾“盡可能地彌補傷亡”。他還能說什麽？馬上做。
虎頭掏心，壹舉成功，第壹整編五師的主力第74師被全殲，其他戰區部隊也聞訊趕來告狀，興奮不已，最滿意和驚訝的，是主席親率胡宗南在陜北翻山越嶺。
他於五月二十二日致電陳、蘇:“消滅七十四師，代價很大，但意義很大。”壹年後在西柏坡見到粟裕，他依然壹臉激動，說:“沒想到殲滅了七十四師。”延安發表文章，不吝贊美:“華東人民解放軍和華東解放區的人民，任務最重，成績最光榮。”
我軍如節日狂歡，蔣介石陣營慘不忍睹。失去第壹個冠軍的江感嘆，74師的失利是“最難過最遺憾的事”。從74師整編開始的王，還沒有撫平萊蕪戰役的傷痛，就被刺中了胸口。他痛苦地說:“74師的損失就像他父親的損失。”
蔣介石悲痛過後，決定為張操辦喪事，並追授為陸軍上將。在華野釋放的俘虜的幫助下，他偽造了張的“遺書”，甚至偽造了壹個“忠義”的形象，希望以此激勵將領們在戰場上舍命。
安撫死者後，他警告生者，並追究壹批將領的責任。張的頂頭上司、第壹軍團司令唐被撤職。他的老上司、整編第83師師長受審，出賣全部力量、與張關系最密切的黃被撤職留任，以博采眾長。
蔣介石處理善後事宜，並開始醞釀新的攻擊。粟裕的“以戰止戰”之路任重道遠，遠非壹窮二白。
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