1947年春，國内戰争進入了白熱化的階段。蔣介石為了奪回失去的山東，調集了24個軍、45萬人的龐大兵力，向華東野戰軍發起了猛烈的攻勢。在這場攻勢中，他最看重的是第一兵團，這是一個由三個整編師組成的機動兵團，擁有最先進的裝備和訓練，是國民黨軍中的精銳之師。而在第一兵團中，又以整編74師最為出色，這是一個由張靈甫率領的老牌部隊，曾經在抗日戰争中屢建奇功，張靈甫本人也是一位富有經驗和威望的将領。
5月11日，第一兵團從垛莊出發，向北推進，目标是占領坦埠和沂水，切斷華東野戰軍的交通線，為後續部隊的進攻打開道路。74師作為兵團的中堅力量，負責攻擊坦埠，而25師和83師則分别負責左右兩翼的配合。按照計劃，74師隻派出51旅先行渡過汶河，主力則留在南岸，等待兩翼部隊的進展。然而，兵團司令部卻突然下達了一個令人意外的指令，要求74師全師北渡汶河，不惜一切代價攻占坦埠。
這個指令讓張靈甫感到不妥，他知道坦埠是華東野戰軍的重要據點，必然有強大的敵軍防守，如果自己的部隊孤軍深入，很可能陷入包圍。他向兵團司令部反複請示，希望能夠改變作戰計劃，但都被拒絕了。他隻好無奈地執行指令，率領74師的主力渡過汶河，向坦埠挺進。13日，經過一天的激戰，74師攻占了馬山，距離坦埠隻有不到6公裡了。但就在這時，張靈甫發現了一個可怕的事實，他的兩翼部隊都沒有跟上他的進度，而是被敵軍牽制住了，他的部隊已經完全暴露在敵軍的火力網中。
他立刻意識到，自己已經掉入了敵人的圈套，如果不盡快撤退，就會被敵人圍殲。14日清晨，張靈甫果斷地下達了撤退的指令，他放棄了已經攻占的馬山，帶領部隊沿着孟良崮以西的公路向南撤退，試圖回到垛莊。他安排51旅作為先頭部隊，師部跟在後面，57旅負責斷後，58旅則負責占領孟良崮一線，掩護師主力的撤退。他希望能夠借助孟良崮的地形優勢，打開一條生路。然而，他的計劃又一次被敵人的行動打亂了。原來，解放軍1縱已經洞悉了他的意圖，比他更早地趕到了孟良崮，占領了公路兩側的制高點，等待着他的到來。
當74師的部隊沿着公路撤退時，突然遭到了解放軍的猛烈射擊，前進的道路被截斷了。張靈甫驚恐地發現，自己的部隊已經陷入了一個四面楚歌的絕境。
張靈甫沒有放棄希望，他指令51旅奮力反擊，試圖打開一條突圍的通道，同時決定帶領全師退守孟良崮，以求自保。孟良崮是蘆山山區的主峰，海拔近千米，四周群山環繞，是一個兵法上的絕地。張靈甫并不打算在這裡與敵人死戰，他隻是想利用孟良崮的制高點，穩住局面，然後尋找機會反擊，就像他半個月前在臨蒙公路上遭遇解放軍的攻擊時那樣。
他還指望着兵團和友鄰部隊能夠給他提供支援，幫助他突圍。但他不知道的是，他的命運已經被上級的決策所改變了。
就在他占領孟良崮的電報發出後，國民黨軍的統帥機關卻對他的處境有了一個完全不同的判斷。他們認為，74師占據了孟良崮這個制高點，具有地利之優，而且周圍還有其他友軍的配合，這是一個與華東野戰軍主力決一死戰的絕佳機會。他們希望74師能夠在孟良崮堅持住，吸引敵人的主力，為其他部隊的進攻創造條件。于是，蔣介石親自下達了一個讓張靈甫震驚的指令，要求他不惜一切代價固守孟良崮，與敵人展開“中心開花”的戰鬥。
張靈甫接到指令後，感到了前所未有的絕望。他明白，這是一個不可能完成的任務，也是一個戰術錯誤。孟良崮并不适合防守，沒有水源，石質堅硬，根本無法構築堅固工事，亂飛的石頭無疑會放大炮火的威力，典型的兵家死地。
更何況他的部隊已經消耗了大半的彈藥，士氣也低落到了谷底，根本無法與敵人進行長期的對峙。他的外圍部隊也沒有給他提供任何有效的支援，隻是空洞地鼓勵他堅持。他的上級也沒有給他任何突圍的機會，隻是一味地要求他固守。他覺得自己被抛棄了。但他沒有選擇，隻能執行指令。
16日下午，解放軍發起了最後的總攻，74師已經無力抵抗，張靈甫不願意當俘虜，指令參謀處長劉立梓向他開槍，劉立梓也随即自殺。74師的其他進階将領，如副師長蔡仁傑、參謀長盧醒等，也紛紛自殺或戰死。74師的官兵，除了少數逃脫或被俘的，幾乎全部戰死。整編74師就此覆滅，成為國民黨軍在解放戰争中最慘烈的一次失敗。
解放軍打掃戰場時，發現74師的屍體堆積如山，其中有不少是自殺的，還有一些是被自己人殺死的，因為張靈甫曾下令不準投降，任何有投降迹象的人都要槍決。
這一幕讓解放軍感到震驚，也對74師的頑強抵抗表示敬佩。但陳毅卻嚴令解放軍不準放走任何一個俘虜，因為他認為74師是國民黨軍的頑固分子，不值得同情，也不可能改造。
孟良崮戰役是一場以少勝多、以弱勝強的戰役，直接打破來國民黨軍隊對山東解放區的重點進攻，為華東戰場的戰略反攻奠定了基礎。