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万人马，国军的另外四十万人马又也反包围了粟裕的十五万。现在说起来可能是万分轻松，但是在那几天的战斗中，谁吃掉谁，确实是未定之数。当夜23点，粟裕下达军令，15日拂晓3点总攻，并将指挥所迁移到前线的艾山的一山洞里直接观察指挥。陈毅也发出了“歼灭74师，活捉张灵甫”的战斗动员令。战事到了最后关头。要说在74师周围的国军都是在看热闹，根本就不努力不帮忙，那是彻头彻尾的胡说八道。在汤恩伯和南京的催促下，各大部队纷纷努力向孟良崮靠拢。就是李天霞也拼了老命反过头来和8纵玩起真个的来了，他用了所有的预备队猛攻8纵阵地，但是无功而返。
特别是第25师师长黄百韬，从来不打滑头仗，集中全力向叶飞1纵所占领的覆浮山，界牌和天马山猛攻。他的人海战术刹是厉害，很快冲到了山顶，1纵1师的官兵也杀红了眼。双方展开了激烈血腥的肉搏滚爬刺刀见红战，杀声震天，尸横遍野，1师的阻击团全部阵亡，黄百韬遂攻占了覆浮山和界牌山。现在，黄百韬距离孟良崮不到五公里，仅仅隔了最后一座天马山，越过了这座山峰，就可以与张灵甫会合，所谓磨盘战术就有可能大功告成。因此，那黄百韬像疯了一样集中了全部力量对天马山发动了攻击。
守卫最后天马山防线的是1纵1师师长廖政国，在黄百韬的人海战术的反复冲击下，守卫阵地的四个团到了最后几乎全部战死，在黄百韬的另一轮激烈攻击到来之前，他手里除了几个警卫员以外，已经没有了任何士兵，廖政国那个急啊，如果黄百韬攻击的频率再紧密一些，天马山是必失无疑的。正在这危机时刻，廖政国突然看到了一支部队沿着山沟向孟良崮奔跑，他赶上截住一问，原来是陶勇手下的一个营赶往孟良崮参战。廖政国指着硝烟弥漫的天马山说“天马山阵地关系重大，如果敌人打通了联系，全局皆输。我是师长，现在命令你全力支援。”军衔在这个时候起了巨大的作用，那营长考虑了片刻，掉转头来和廖政国飞跑到天马山阵地，使黄百韬的努力功亏一篑。胡连也是拼了全力前进，无奈被3纵和7纵近六万人马所牵制，一时间也动不了身。粟裕的阻击部队三天的拼死努力，保证了孟良崮主攻部队立下了万世不朽的功业。
15日的孟良崮，战斗达到了白热化的程度。陶勇的4纵先后占领了七个小山头。这七个山头原看仿佛是通向孟良崮的七个阶梯，程志远就是沿着这个阶梯扑上了孟良崮。在许世友奋力拿下雕窝之后，整编第74师全军只能困守在孟良崮一个山头上了。这时的孟良崮，伤亡惨重的74师困守在山顶上，无水无粮，饥渴难熬，弹药缺乏，军心动摇。张灵甫极力向南京呼叫，要求援兵，要求粮草。上面的回答依然是坚持坚持再坚持。怎么坚持？首先几万人部队没有水喝，五月的骄阳虽然不似火，但是三天不喝水还能打仗吗？整个孟良崮只有在山凹那里生有一眼泉水，还被共军夺了去，被许世友牢牢守着不松手，74师官兵在太阳的暴晒之下饥渴难忍，组织了二十余次集团冲锋想把泉眼再夺回来，无奈被9纵的一个连死死紧守，74师摆下了无数的尸体依然滴水未得。几万人马，辎重密集得挤在孟良崮的上头，就是共军不用炮火开打，渴也能把士兵们渴晕过去，张灵甫真的急眼了。
现在张灵甫明白了，共军这次是善者不来来者不善，不吃掉他是不会罢手的。他再也顾不上什么坚守老头子的命令坐以待毙，而是开始组织突围。74师先向垛庄发起了冲锋，被程志远一顿暴拳打了回来。随后向西北方向冲进，被叶飞的1纵堵了个正着。然后再往雕窝突围，虽然一度得手，但是很快就被许世友抢了回去。74师在孟良崮的突围，都是是从上往下冲击，共军是从下向上防守，按说国军具有高屋建瓴之势，胜算较大方是，但是没有一次成功。共军每一处阵地之前都经过了几十次的冲锋和反冲锋，每次冲锋全都短兵相接，刺刀见红，是国共决斗争天下的所有战斗中最为激烈最为血腥的拼杀。双方打得是气喘嘘嘘，胜负竟然一时不能明了。15日一天的战斗下来，74师是冲不下来，但共军也攻上不去。
粟裕这时有些不耐，他心里知道，如果在明天不拿下孟良崮，局面将不堪设想，就像骑在了老虎背上，要么将老虎打死，要么被老虎吃掉，想下来是不可能的，胜利和失败就在那一念之间。粟裕将华东野战军的全部榴弹炮迫击炮小炮加农炮调了上来，围设在孟良崮山脚下，在16日早晨1点，对准了孟良崮一阵阵猛轰，把个孟良崮打了个浓烟滚滚，血肉横飞，炮弹炸开的岩石碎片，对74师造成了重大杀伤，一炮就放倒了一大片。饥渴了三天的74师官兵们刹那间军心瓦解，那依靠往日的胜利所支撑的斗志犹如大厦倾倒瞬间瓦解，部队呈现混乱状态。共军乘势奋力登山，与74师的残兵败将们展开了最后一轮的白刃格斗。74师怎耐得了共军攻势如潮，纷纷落荒而去。
粟裕在指挥所里，不断收到战况报告。
16日3点，许世友的9纵拿下了东540高地。
3点30分，叶飞的1纵占领了西540高地。
4点30分，8纵登上了芦山主峰。
8点，程志远部将74师压向山谷。
这是一九四七年五月十六日的黎明时分。
红日在渤海海底还没有露出脸来，朦胧的曙光刚刚透过轻薄的朝雾，披挂到沂蒙山的躯体上，不知比前几天猛烈到多少倍的炮火轰鸣了。