各攻击部队以猛烈火力很快摧毁敌第一、第二道外围阵地。六十七团的“安丘连”，以迅雷不及掩耳之势率先突入敌阵。“刘光荣班”战士彭德忠像猛虎般扑向敌人机枪手，夺过机枪向敌群横扫，打得敌人鬼哭狼嚎。随后，六十九团“李干排”在战斗英雄张希春副连长率领下，首先冲上山顶。紧接着，六十八团一营在李浩营长率领下也冲上顶峰。

    六纵负责主攻的部队于5月15日下午3时许，迅即向敌七十四师展开了猛烈攻势。十七师的四十九团、五十团配合友邻八纵队向孟良崮的侧翼发起攻击。十八师的五十三团、五十四团向敌七十四师的外围阵地横山、官山、大山场一线猛打猛攻。

    晚7时许，五十四团、五十三团集中力量攻歼业家沟、杨家庄的敌人。他们先以十分猛烈的排炮轰击，炸得敌阵地碎石横飞、浓烟滚滚，使敌人遭受严重杀伤，抬不起头来。然后，攻击部队在强大炮火掩护下，勇猛冲击，一举突入敌阵，完全占领了业家沟、杨家庄、大山场。

    眼看七十四师这支“御林军”大难临头，蒋介石急得六神无主、万念俱灰。他再次向外围的十个整编师发出了最严厉的手令：

    山东共匪主力今已向我倾巢出动，此为我军歼灭共匪、完成革命唯一之良机，如有萎靡犹豫、逡巡不前或赴援不力、中途停顿者……必以误国纵匪、贻误战机严究论罪，决不宽容！

    第一兵团司令官汤恩伯也向所属各部发出急电：“张灵甫师孤军奋战，处境艰危。各部务须击破共军包围，救袍泽于危困，不得见死不救……”

    在蒋介石、汤恩伯的严令督促下，国民党外围十个整编师的增援部队，都疯狂地向孟良崮地区攻击前进，与华野外围阻援部队展开了空前惨烈的大血战。

    经连续几天血战，来增援的蒋军各部都被挡在包围圈外面。号称五大主力之一的第五军被十纵挡在莱芜一线，号称五大主力之一的整编十一师被三纵挡在蒙阴以北。

    敌整编四十八师被二纵和七纵挡住，举步艰难。

    敌整编二十五、八十三师被一纵、六纵各一部挡在天马山以西，他们进至与七十四师的距离尚有5公里之地时就再也前进不了了，除打炮以示支援，别的什么招数也施展不了。

    5月16日下午，粟裕命令：“一、四纵队向南，九纵队向西南，八纵队向东南，六纵队向西，准备向孟良崮和六零零高地发起最后攻击。并令特纵榴弹炮团迅速开进依汶庄、马牧池以东地区，作好射击准备，到时候要不计消耗，集中火力向孟良崮和六零零高地轰击。”

    随着华野指挥部的三颗信号弹升空，各路炮兵向敌军密集的山头高地倾泻炮弹，炸得敌人心惊胆战。一向号称训练有素、作战有方的敌七十四师，在华野炮兵的打击下，失去指挥，队不成形，变为乌合之众。敌五十一旅旅长陈传钧看到这般情景，急得把望远镜扔在地上，气得把作战地图撕得粉碎，连声叹道：“这下子我可就要暴尸荒山野岭了！”

    华野主攻部队以神勇无敌的气概向孟良崮敌七十四师残部猛扑。

    在嘹亮激昂的冲锋号声中，华野部队从四面八方像潮水般拥向孟良崮主峰。漫山遍野都响彻华野部队雄壮的口号声：

    “打下孟良崮，活捉张灵甫！”

    “活捉张灵甫，打烂王牌虎！”

    张灵甫在孟良崮主峰的一个山洞中，声嘶力竭地向二十五师师长黄百韬、八十三师师长李天霞呼救：“李师长、黄师长，赶快向我靠拢，赶快向我靠拢……看在党国的分上，拉兄弟一把吧！”

    平日骄横自负的张灵甫，此时顾不得什么体面了，发出绝望的哀号！

    六纵特务团首先突破孟良崮西侧，直取敌七十四师指挥所盘踞的山洞。

    他们刚刚打上孟良