1948年9月16日至24日，华东野战军执行中央军委关于“攻济打援”的指示，在华东野战军代司令兼代政委粟裕的统一指挥下进行济南战役（也称济徐战役），以参战总兵力的44%约14万人组成攻城集团，以56%约18万人组成打援集团，经过8昼夜的激烈攻坚作战，在徐州之敌尚未来得及北援的情况下，全歼守敌10.4万余人（包括起义一个军2万人），南京与天津间的最大城市山东省会济南宣告解放。
攻克济南表明，人民解放军开始突破带决战性的攻坚战这一关，揭开了战略决战的序幕。
1948年8月，敌徐州“剿总”和华中“剿总”依据南京军事会议决定的战略方针，进一步加强了各战略要点的防御工事和兵力，将原来的整编军改为兵团，连同原有的兵团共辖7个兵团，并进一步加强了几个主力兵团的兵力，分别配置在以徐州、信阳为中心的地区，以加强中原的防御。
其中，徐州“剿总”共辖6个绥靖区、4个兵团，连同特种兵及保安团队共70万余人，其部署是：第1、第2、第3、第4、第9、第11绥靖区共15个整编师42个旅分别防守淮阴、济南、台儿庄、菏泽、海州、青岛等地；第7兵团3个整编师6个旅位于徐州以东新安镇地区，第2兵团4个整编师13个旅位于商丘、砀山地区，第13兵团2个整编师6个旅位于固镇、蚌埠地区，第16兵团3个整编师6个旅位于郑州地区。
另“剿总”直辖2个整编师位于徐州。
中原、华东两野战军在战争第二年，经过内外线配合作战，歼灭了大量敌人，解放了许多重要城镇和广大乡村，打通了中原、华东两解放区的联系。
在山东境内，除青岛、烟台、临沂、济南等孤立据点尚为敌盘踞外，其余已全获解放。
此时，华东野战军外线兵团的第1、第4、第8纵队位于毫县、涡阳地区，第3、第6、第10、两广纵队及中原野战军第11纵队位于济宁、嘉祥、金乡地区，苏北兵团第2、第11、第12纵队位于沭阳、涟水地区，山东兵团第7、第9、第13纵队及渤海、鲁中南纵队位于莱芜、泰安地区休整；中原野战军主力位于宝丰等地区休整，准备雨季后对敌开展更大规模的攻势作战。
敌我双方的基本情况，豫东战役和津浦路中段战役胜利结束后，中央军委、毛泽东主席于1948年7月14日指示华东野战军准备攻取济南，相机歼灭部分援敌，并指出：“如能在8、9两月攻克济南，则许谭全军可于10月间南下配合粟陈、韦吉打几个大仗，争取于冬春夺取徐州。
”要求华野首长据此考虑下步作战方案。
华东野战军代司令员兼代政治委员粟裕依据中央军委的指示和华东地区敌情，于8月10日提出了下步作战的3个方案：
(一)集中华野全力进入豫皖苏及苏北地区，切断徐蚌铁路，孤立徐州，着重求歼徐州出援的敌人；
(二)集中主力首先攻占济南，以必要兵力阻击徐州可能北援的敌人；
(三)攻占济南与打援同时实施，但有重点地使用兵力，第一阶段先以一部夺取济南机场，主力求歼徐州援敌一部。
第二阶段以一部兵力阻击援敌，主力转攻济南。
通过比较，粟裕认为以执行第三方案为有利。
鉴于徐州至济南间有公路与津浦路相平行，地形较开阔，滕县、邹县间及泰安以北各有一片山区，商丘北至济宁、汶上间全为平原，自徐州以北的利国驿向西北经济宁直达东平，有运河及微山、蜀山、东平等一连串湖泊，加上徐州敌军的部署，粟裕判断徐州之敌可能分两路沿津浦路及经鲁西南北援，因而准备将打援战场选择在汶河以北、泰安以西、肥城以南地区或邹县、膝县间地区，阻援战场选择在鲁西南金乡、巨野、嘉祥地区。
8月12日，中央军委复电同意实行攻济打援的作战方针，并指出作战结果预计有三种可能：
第一，打一个极大的歼灭战，即既攻克济南，又歼灭大部分援敌；
第二，打一个大的歼灭战，即既攻克济南，又歼灭一部分援敌；
第三，济南既未攻克，援敌又不好打，形成僵局，只好另寻战机。
同时又指出，依中原作战经验，要估计到一种可能出现的情况，即我不真攻济南，徐州援敌必缓缓推进，并不真援，使我无战机可寻。
因此，“我们目前倾向于攻城打援分工协作，以达既攻克济南，又歼灭一部援敌之目的。
”在阻援、打援部署方面，军委指出：应将兵力全部置于嘉祥、巨野、兖州、济宁及其以南地区，“夹运(河)而阵”，以便随时转移兵力用于阻击或歼灭援敌。
随后，粟裕依据军委指示，对战役的实施和兵力使用问题，作了初步部署。
26日中央军委复电指出：此次战役必须预先估计三种结果：
(一)在援敌距离尚远之时攻克济南，
(二)在援敌距离已近之时攻克济南；
(三)在援敌距离已近之时尚未攻克济南。
我军应争取第一、第二种可能，在第三种情况下，即应临时改变作战计划，由以攻城为主，改变为以打援为主，待打胜援敌后再攻城。
因此，攻城应留出必要的预备兵力，阻援、打援集团更应留出强大的预备兵
力，以便在第三种情况下能够消灭援敌。
同时，应构筑多道坚固阻援阵地。
28日军委又强调指出：此役关系甚大，战役计划应以能应付最坏的情况为出发点，准备用20天到2个月的时间完成战役。
时间则决定于是否能阻住援敌并歼灭其一部，因此在兵力使用上，应以一部兵力真攻济南，集中最大兵力于阻援与打援方向。
整个攻济打援战役由华野代司令员兼代政治委员粟裕统一指挥，攻城部队统由山东兵团司令员许世友、华东野战军副政治委员兼山东兵团政治委员谭震林、副司令员王建安统一指挥。
策应华东野战军的攻济作战，中央军委确定中原野战军继续集结于豫西地区休整，待敌人在济南、徐州吃紧，第3、第16兵团被迫增援时，歼击其一部，使其不能东进参战。
遵照中央军委的指示，华东野战军前委经过认真讨论，最后定下了以攻占济南为唯一目的，并求歼援敌之一部的战役决心。