1947年2月，由國軍徐州剿總序列中的第2綏靖區王耀武部調集李仙洲重兵集團的約5萬餘人在萊蕪縣城的部隊遭到解放軍華野的毀滅性打擊，僅僅2天多的時間就被解放軍消滅的幹幹淨淨，連負責指揮的最高司令長官時任第2綏靖區副司令官的李仙洲也被華野生擒，而遠在濟南得知消息後的第2綏靖區司令官王耀武一陣錯愕之後，大聲驚呼：“就是5萬頭豬，共軍3天時間也抓不完啊。”但事實上是，在萊蕪縣城的李仙洲重兵集團僅僅抵抗了63個小時，依據縣城内防禦工事做頑固抵抗損兵折将約萬餘人之後，企圖突圍的4萬餘兵馬走出城外的曠野中遇到華野伏擊部隊的攻擊便一哄而散，跑得漫山遍野的國民黨軍被擅長運動殲敵的華野抓的一個不剩。
1947年1月在國軍制定的“魯南會戰”計劃中調集了23個整編師對華野山東首府所在地---臨沂發動進攻，其中在南線的歐震集團轄8個整編師從台兒莊、新安鎮、城頭一帶北上，北線的李仙洲集團則轄3個整編師從博山、明水一帶南下，企圖南北夾擊一戰殲滅解放軍華野的主力作戰部隊，此外另以的8個整編師負責隴海、津浦、膠濟鐵路線的守備任務，還抽調出3個整編師集結于魯西南地區，企圖切斷華野與中野的聯系和互相救援，此次國軍的作戰計劃調集的兵力十分雄厚、部署的十分周密，在國軍的主攻方向即歐震集團北上攻擊的臨沂地區，華野遇到了前所未有的壓力，幾乎所有主力部隊都集中在這個方向，但仍然在兵力和武器裝備上處于極其劣勢的地位，為了避開敵軍銳利的兵鋒，華野野司留下2縱和3縱兩個縱隊在南線做佯動吸引大部分國軍兵力，主力大部隊則轉而向北一路長途奔襲，突襲已進至蒙陰、新泰地區的國軍北線李仙洲重兵集團。
萊蕪戰役中的李仙洲重兵集團，下轄三個整編師即整編46師、整編12師和整編73師，總兵力約7萬人，在戰役爆發之初，這個重兵集團抓住了華野後方空虛的有利戰機，一路向南攻擊前進未做任何停頓，一個星期不到的時間便狂奔了200餘公裡到達萊蕪地區。在華野主力部隊調頭北上的時候，李仙洲重兵集團的整編46師在最前沿的蒙陰、新泰，而整編73師也已抵進至顔莊，包括整編12師在内的大部隊則在萊蕪縣城駐紮。由于先期推進的速度的過快，使得李仙洲重兵集團的後勤補給線拉長，推進到萊蕪地區之後更是進入到魯中山區地形之中，後續推進顯得不那麼順暢了，在華野主力大部隊隐蔽急行軍7天7夜後，對前沿的國民黨軍發動了突然進攻并取得了奇效，使得錯不及防的整編46師和整編73師緊急縮回到萊蕪地區，而華野主力攻擊部隊則沿着萊蕪縣城兩側繼續北進，順勢對猬集萊蕪地區将近6萬餘人的國軍進行了包圍。
李仙洲重兵集團約6萬人馬密集的部署在萊蕪附近，幾萬大軍消耗的糧草辎重物資所需極大，在華野5個縱隊兵力的圍攻激戰之下，城内的6萬守軍損失巨大以緻于無力防守被迫選擇向北邊的吐絲口鎮撤退，這是萊蕪通往北邊僅有的通道，但是在戰役之初，從地理位置極為重要的吐絲口鎮左側的博山一帶救援萊蕪的整編73師77師首先被華野10縱殲滅，使得吐絲口鎮通往濟南地區第2綏靖區的道路也被切斷，第2綏靖區增援部隊的道路也被封堵，隻剩下吐絲口鎮的整編12師新編36師頑強的固守着李仙洲集團最後的撤退要道，但吐絲口鎮有李仙洲集團的大型物資倉庫，裡面屯集着數額巨大的軍需物資，一旦剩餘的4萬餘國軍退到吐絲口得到補給，聚集在一起的如此大兵力的國軍重兵，華野負責攻擊的主力部隊要一口氣打掉他們将十分的費力。
而在萊蕪縣城向北撤退的李仙洲重兵集團在剛撤退時，就遭遇到了嚴重的打擊，因為整編46師師長韓練成突然失蹤了。當李仙洲走出城外的時候，身邊隻有整編73師的先頭部隊而整編46師的部隊則蹤迹未尋，原本兩頭齊頭并進的突圍計劃瞬間瓦解，而城門打開後退出城外的整編46師在失去有效指揮的情況下，幾乎如同散兵遊勇一般，也逐漸沖散了其他組織有序的部隊，雖然李仙洲極力地收攏部隊，但此時已經是難以掌控住，于是，在冷風呼嘯、毫無遮攔的大地上，通往吐絲口鎮泥濘的公路上到處是裝滿辎重物資的汽車、馬車和膠皮車和急于逃命的一眼望不到頭的國軍官兵隊伍，在遇到華野9縱的全面突襲後，有的國軍官兵一槍未發就四處逃跑，使得華野的幾個縱隊原本預計的追殲戰打成了抓俘虜戰，不到幾個小時的時間，倉惶撤退的4萬餘國民黨軍便被解放軍全部抓住，至此萊蕪戰役宣告結束。
這次萊蕪戰役國民黨軍方面損失重大幾乎是前所未有，尤其是王耀武的第2綏靖區司令官，在其本人得知李仙洲重兵集團被全殲的消息後，痛心的是捶胸頓足、咬牙切齒，他最為倚重的李仙洲這員心腹大将居然被華野活捉了，更重要的是國軍制定的“魯南會戰”計劃也是以流産，南北夾擊的戰場局面最終沒能呈現反而是損兵折将；而解放軍方面則是戰果頗豐，華野在粉碎了國民黨軍對主力部隊的南北夾攻的同時，繳獲了大片的軍需作戰物資充實了作戰部隊的實力，并且相繼攻占了萊蕪、淄川等十數座縣城，将渤海、魯中、膠濟解放區連成了一片。