和幕僚们争相逃命。李仙洲身边开始还有个七十三军军长韩浚，可在他腿部负伤之后，韩浚即不辞而别。李只好一个人挣扎着继续向北缓行，不久因头昏栽倒在沟里，被路过那里的华野八纵二十四师一个副教导员发现，当了华野的俘虏。

    李仙洲被俘之后，不胜感慨地说：“早知道你们会找到我头上来，可他们一定要我来碰！”

    李仙洲在莱芜战役中左腿受伤被俘。当时他想，作为蒋介石的嫡系将领反共多年，一旦落到共产党人手里，迟早会被杀掉。华野首长在那么多的俘虏中一时辨不出谁是李仙洲，后通过做一位小兵的工作才知道。于是，华野工作人员去找李仙洲，说有事同他谈。他一离开，立即有十几名人员跟着他，问他是不是李仙洲，他就是不说。后来，华野尽力给他治伤，着意照顾他的生活。华野首长让华东野战军特种兵纵队司令员、他的原部下陈锐霆去看他。陈锐霆问他可有什么不便，他说就是有点儿冷。陈锐霆当场脱下自己的毛衣给他穿上，他非常感动。与此同时，陈毅特别关照炊事员说：“李仙洲是山东人，爱吃水饺。”同时又交代，“他愿吃什么就做什么。”3月15日，陈毅亲自探视正在养伤的李仙洲，同他进行了亲切交谈。谈话间，陈毅拿了个小板凳，垫在他的伤腿下面，说：“受伤的腿需要垫高一些。”这使李仙洲深受感动。

    李仙洲腿伤痊愈之后，即被转移到后方，在东北战犯管理所和北京功德林战犯管理所一面学习，一面劳动。

    莱芜战役从2月20日发起，至23日结束，短短3个昼夜，华东野战军即以弃守临沂和伤亡8000人的代价，歼灭国民党正规军第二绥靖区前进指挥所、2个整编师（军）部及其所辖的6个旅（师）、第十二军新三十六师大部，毙伤俘国民党军官兵5.6万余人。其中俘获绥靖区副司令官1名、正副军长各1名、正副师（旅）长12名，击毙正副师（旅）长各1名。连同南线及胶济沿线作战，共歼国民党军达7万余人，缴获各种火炮350余门、汽车50余辆，击落飞机4架，控制了胶济路西段及其南北地区，使鲁中、渤海、胶东、滨海等区连成一片，巩固了后方基地。24日，中共中央军委致电祝贺莱芜大捷。

    莱芜战役的胜利，使蒋介石南北会师、侵吞整个山东的“鲁南会战”计划成为一场梦。蒋介石在政治上与军事上遭到一次又一次沉重的打击，进一步加深了国民党内部的混乱和高级将领间的矛盾，徐州绥靖公署主任薛岳因此被撤职。此后一个多月，国民党军未敢再组织进攻。第二绥靖区司令官王耀武在给整编第八十三师师长李天霞的信中痛心疾首地悲叹：“莱芜战役损失惨重，百年教训，刻骨铭心！”