耍龍燈戰術
在山東解放區，顧祝同指揮24個整編師，除去需要防守重點區域的七個整編師外。
準備集中17個整編師約25.5萬人，以整編第七十四師、整編第十一師，第五軍為骨幹，組成三個機動兵團，分三路對山東華野部隊形成包圍趨勢。
其中，第一兵團為湯恩伯、第二兵團為王敬久、第三兵團為歐震。
面對國軍的行動，粟裕自然是看在眼中。在他看來敵人雖然兵力雄厚，戰略層次也發生改變，但國軍内部的沖突依舊存在，我方可以集中優勢兵力對敵軍進行各個殲滅。華野前委在确定下戰術後，便在短短一個月的時間内，調動華野十個縱隊，進行遊擊作戰。
通過這種方式，調動和迷惑敵人，我方将主力部隊始終集結在便于機動作戰的位置。
陳毅也将這種戰術稱為“耍龍燈”，為能夠進一步的調動和分散敵人。陳、粟便準備讓兩個縱隊南下魯南，以一個縱隊南下蘇北，威脅敵人的後方，吸引敵人回援。中央軍委在得知這個計劃後，毛主席便起草回電，肯定了他們的作戰方針。
由于華野的耍龍燈戰術，使得國民黨部隊非常煩躁，整個部隊的指揮作風便急躁起來。不久，
顧祝同便指令三大機動兵團向悅莊、沂水方向進軍。
不過湯恩伯的第一兵團，并沒有等待另外兩個兵團，便獨自開始行動。以第一兵團八個整編師向沂水方向發動進攻。
當天夜裡根據華野的偵查，發現敵人第七軍和整編第四十八師先頭部隊已經進入河陽以北的苗家莊、界湖，很有可能會攻打沂水。而且這兩個部隊的位置有點冒進，為此陳、粟便決定将這兩個部隊殲滅，并且将自己的作戰計劃上報中央軍委。
對于這兩個部隊，其實粟裕是不太想打的。
因為這兩支部隊是屬于“桂系”，打仗非常的狡猾，而且作戰能力很頑強，每次殲滅戰都打成消耗戰。
為此粟裕一方面指揮部隊前往既定位置，一方面尋找有利戰機。
孟良崮戰役
張靈甫的整編第74師，從垛莊出發準備經過孟良崮地區，向華野九縱陣地發動進攻。敵軍的行動，自然是引起粟裕的關注。隻不過粟裕無法确定，這是敵人的局部行動還是新的作戰布局。
為此粟裕便讓偵查部門監視敵軍行動，盡快查明敵人的作戰部署。當天晚上偵查部門便截獲湯恩伯的一封電令，未能确定準确性，粟裕便要求情報處核查該情報的準确性。最終粟裕便了解了敵軍的作戰政策，
對方将以第74師為主力部隊，配合其他兵團進行中央突破，将作戰目标直指華野指揮駐地坦埠。
在粟裕看來這是非常好的戰機，為此便更改作戰指令，準備将國軍精銳整編第74師作為目标。盡管敵軍在山東的兵力高達24個整編師，但第74師已經進入我軍主力集結的正面，我方不需多大的部署，便能在兵力上對整編74師形成五比一的絕對優勢。
陳毅在聽後粟裕的作戰想法後，很認可：
“好，我們就要有這種百萬軍中取上将首級的氣概！”
随後粟裕對各縱隊的任務進行安排，第四、第九縱隊在正面拖住整編第七十四師的前進方向，第一、第六縱隊則是搶占孟良崮西南的垛莊，以此切斷敵軍的退路。第八和第一縱隊，則派出小部隊，向敵軍的左右兩翼整編第二十五師和整編第八十三師發動進攻，隔斷整編第七十四師與左右兩翼的聯系。
第二、第七、第三、第十縱隊分别布置于敵軍的左右兩翼，阻擊敵軍的增援。國民黨對于華野敢于圍殲整編第七十四師，是出乎意料的。
不過蔣介石認為，這是殲滅華野的良機，為此一方面指令第七十四師固守陣地，另一方面調動其它部隊進行增援，企圖内外夾擊，想要跟華野野戰軍來個大決戰。
5月15日，華野便對整編第七十四師發動總攻，戰鬥爆發便進入慘烈狀态。正面戰場每争奪對方一個高地，都需要經過十幾次的沖鋒。于此同時，華野的阻援部隊則展開激烈的陣地防禦戰。盡管國軍整編第二十五師、整編第八十三師，距離張靈甫的部隊不足五公裡左右的路程，可是就是無法突破我軍防線。
最終孟良崮戰役，由華野取得勝利。陳毅在得知這場戰果後，便緊緊握着粟裕的手說：
“老夥計，這個仗，你是越打越神啊！”
戰場後的故事
在孟良崮這次戰鬥中，陳毅和粟裕的合作，也給衆多指揮員留下深刻印象。當時粟裕跟某位縱隊司令員進行通話，不過對方卻以各種借口讨價還價。陳毅在聽到後，便直接拿起電話，說道：
“粟司令的指令，就是我的指令，部隊傷亡多少，我給你補多少。”
當時六縱司令員王必成，奉命在魯南隐蔽等待戰機，他曾多次強調，打張靈甫的部隊，一定不能将六縱給忘記。粟裕便肯定的回答：“這次打七十四師，一定少不了你們六縱的份。”不過在，孟良崮戰役開始前，六縱指揮員聽着北邊的炮火聲，内心也是很着急，可就是不見指令。
為此便有人發牢騷，
“司令部将我們忘了，把我們扔在魯南吃閑飯。”
不過他們不知道，粟裕已經給他們安排了個大活，切斷第七十四師的退路，占領沂蒙公路上的重鎮垛莊。事後，六縱的指揮員提起粟裕，紛紛說道：“粟司令，真是神機妙算啊。”