于是，孟良崮战场陡然显出惊人的战役格局：陈毅、粟裕部的五个主力纵队虽然包围了整编七十四师，但国民党军却以十个整编师（军）的大兵力对陈毅、粟裕部实施了反包围。狭窄的地域内聚集着数十万大军。敌中有我，我中有敌，层层交错，扭成一团。

十五日下午，华东野战军对整编七十四师发起总攻。

留在坦埠的陈毅不断地给各纵队司令打电话，强调要尽快把七十四师这个“硬核桃”敲掉，阻击部队要坚决顶住增援之敌。陈毅知道“胜败在此一举”。

孟良崮，位于蒙阴东南约六十公里处的芦山之中。主峰孟良崮海拔五百米。崮，为山东腹地特有的一种坡度陡峭、怪石林立、草木稀疏、石质坚硬的石山。整编七十四师收缩在这里后，由于无法挖掘战壕，官兵们或用石块筑起掩体，或在巨大的岩石缝隙间设立射击阵地。共产党官兵从陡峭的岩壁上仰攻，没有任何隐蔽物可以利用，而整编七十四师虽然在上山时丢弃了部分重型装备，但其步兵武器的火力依旧十分凶猛。攻击部队采取波次攻击的方式，一轮接一轮地前赴后继，敌军不但组织起密集的火力拦截，而且还多次发动大兵力的反击，双方在陡峭得几乎站不住脚的石坡上混战在一起。岩石间血肉横飞，到处是嘶哑的喊声和痛苦的呻吟声，岩石缝隙中很快塞满了双方士兵的尸体。

张灵甫，一个性格冷峻的职业军人，在十五日接近中午的时候，他平生第一次感觉到什么是恐惧。张灵甫开始向友邻部队呼叫增援，让他万分恐惧的是，被包围在中间的明明是他，可各友邻部队竟然向他发出了请求增援的呼叫。

张灵甫原名钟灵，字灵甫，生于陕西长安的一个普通的农民家庭。一九三四年率部追击长征中的红四方面军，因作战顽强得到陆军第一师师长胡宗南的赏识，升为中校团长。不久，张灵甫制造了一件轰动全国的新闻：他与原来由父母撮合的夫人离婚之后，娶了漂亮的四川姑娘吴海兰。由于婚后一直在外作战，当他听说有人在西安看见夫人和别人看电影时，立即向师长胡宗南请了假，然后带着一把手枪回了西安。进家便吩咐夫人给他包韭菜馅饺子，当夫人走到菜地里蹲下割韭菜的时候，他向夫人的后脑勺开了一枪。夫人陈尸自家菜地，他径直返回了部队。张灵甫杀妻之事传出后，吴海兰的家人将其告上法院，在强大的社会舆论压力下，蒋介石电令胡宗南将其押解至南京监禁。张灵甫是胡宗南军中最得力的军官，胡宗南没有派人押解他，而是给了他路费，让他自己去南京面见蒋介石。结果张灵甫经洛阳、郑州、徐州，一路闲散游玩，刚走到半路盘缠就用光了，好在他模仿恩师于右任的书法足以乱真，就此一边卖书法一继续游玩，半年之后才到达南京。张灵甫被关进模范监狱，除了不能走出大门，一切自由，而他大多的时间都在研习书法。一年后，经第七十四军五十一师师长王耀武请求，张灵甫被秘密释放投奔第七十四军，从此舍“钟灵”名而以字“灵甫”行世。一九四六年夏升任第七十四军军长兼南京首都警备司令。国民党军整编后，第七十四军称整编七十四师，但兵力仍在三万人左右，全师装备精良，战斗力极强，被蒋介石誉为“国军模范”。

华东野战军阻援部队的战斗同样打得极其艰苦。阻援部队的顽强战斗和不惜代价的反击，竟然让国民党军受阻部队纷纷以为自己是陈毅、粟裕部攻击的焦点，于是才出现了请求张灵甫出击救援的怪事。

张灵甫的一世孤傲终于让他在危难之时面临孤军作战的绝境。

离孟良崮最近的整编二十五师和整编八十三师，距张灵甫的整编七十四师仅仅只有五公里，两个师的炮火完全可以与整编七十四师构成交叉火力。由于整编二十五师和整编七十四师被编在同一个攻击纵队中，负责指挥的整编二十五师师长黄百韬因此不敢怠慢。他采用密集的人海战术，向华东野战军第一纵队的阻击阵地发动轮番攻击，在一纵队前沿阵地官兵伤亡殆尽的情况下，整编二十五师占领了覆浮山和界牌，但依旧与张灵甫的整编七十四师隔着一座天马山。

与黄百韬相比，整编八十三师师长李天霞的心情就复杂得多了。张灵甫和李天霞同为黄埔毕业，又同是第七十四军军长王耀武的亲信。一九四六年，国民党军整编时，两人暗地里竞争“王牌”师师长的位置，结果张灵甫因得到原第七十四军两任军长俞时济和王耀武的支持而把李天霞挤了下去，李天霞对此一直怀恨在心。

张灵甫发觉被围之后，曾向第一兵团司令长官汤恩伯请求命令李天霞部火速增援。李天霞受命之后，仅派出一个团，冒充旅部番号，进至沂水西岸，最终还是把沂水西岸的阵地丢了，导致张灵甫的一个旅被共产党军队分割出去。张灵甫在电话里向李天霞的一位团长发火，说他已经禀报国防部，整编七十四师的右翼要是出了事，整编八十三师要负责。李天霞顺水推舟，立即命令这个团归张灵甫指挥。可是，他同时又给他的团长打去电话，暗示部队遇到情况就撤退。这还不算完，李天霞的整编八十三师不但没有再向孟良崮靠近一步，而且主力开始全部向东收缩，最终与整编七十四师拉开了一段无法弥合的距离。

在蒋介石的严厉催促下，十五日，汤恩伯离开临沂前往孟良崮前线。走到半路，碰见刚从孟良崮跑出来兵团副司令长官李延年。李延年对汤恩伯说“七十四师现在很狼狈”，劝汤恩伯不要再向前走了，因为垛庄已经被共产党军队占领，一旦陈毅、粟裕部掉头南下就麻烦了。汤恩伯立即返回了临沂。

此刻的孟良崮战场，阵地几乎全部是呈四十五度角的陡峭而坚硬的石坡，无论对于守方还是攻方，都足以令最勇敢的士兵生畏。岩石上无法挖掘战壕和掩体，仰面攀登上去，双方相互发现的时候都枪口已经近在眼前了。

十五日黄昏，整编七十四师已被压缩于东西三公里，南北两公里的狭窄山地间，人员、马匹和辎重全部密集地暴露在共产党军队的炮火打击之内，一颗炮弹就能造成惊人的伤亡。时值盛夏，石山坚硬，寸草不生，水源奇缺，国民党军飞机空投的粮食、水囊、弹药大多落在外围共产党军队的阵地上。张灵甫的数万官兵饥渴难支，疲惫不堪，伤亡惨重。在残酷的战斗中，整编七十四师官兵头顶烈日，向九纵控制的地域发起冲击以争夺水源，九纵的一个连誓死不让国民党军接近水源，拉锯般的残酷争夺战中这个连几乎全部伤亡，双方官兵的尸体布满了水源四周。

死尸的味道和硝烟的味道混合在一起，在炽烈的高温中弥漫。

晚上，张灵甫转移到孟良崮上的一个山洞里，微弱的烛光映在黑黢黢的石壁上，张灵甫再次向汤恩伯呼叫请求迅速解救。汤恩伯要求张灵甫主动向万泉山方向突围。张灵甫的回答是：本部已无力向万泉山实施攻击。然后，张灵甫给仍在阵地上的五十七旅旅长陈嘘云打电话，要他撤到师部这边来，张灵甫说：“嘘云，我们最后也要在一块。”