在蒙阴县孟良崮战役纪念馆负一楼的主展厅内，映入眼帘的是一幅沂蒙大娘为解放军炮兵指引目标的珍贵历史照片。照片中，沂蒙大娘与解放军战士并肩而立，身体前倾，伸出右臂直指前方，眼神坚定恳切，口中的话语似乎可以从照片中喷薄而出：“敌人就在前方！”这个军民一心、同仇敌忾的画面，一下将参观者拉回到1947年，回到了那个血与火的战争年代，回到了杀声震天的孟良崮战役的战场。
战机已到：要有“从百万军中取上将首级”的气概
1947年5月11日，国民党整编第74师向坦埠南第9纵队进攻。当日晚，粟裕副司令员又获悉敌汤恩伯兵团的具体行动计划。同时，华野前指又查明敌王敬久兵团之第5军、欧震兵团之第11师等部，亦已由莱芜、新泰出动东犯。
面对战场形势的急剧变化，粟裕副司令员经过冷静思考，基本判定，敌人这是要发动全线进攻了，认为战机已到。国民党既已开始全线进攻，并以整编第74师为主要力量，企图实施中央突破，华东野战军则应立即改变先打第7军和第48师的计划，以反突破来对付敌人的突破，即迅速就近调集几个强有力的纵队，以“猛虎掏心”的办法，从敌军战斗队形的中央楔入，切断对华东野战军威胁最大的中路先锋敌第74师与其友邻的联系，并将其干净、全部消灭掉。
粟裕副司令员将上述想法向陈毅司令员汇报后，陈毅同志十分赞同，说：“好！我们就是要有‘从百万军中取上将首级’的气概。”并立即下定了战役决心：以第1、第4、第6、第8、第9五个纵队担任围歼任务，以第2、第3、第7、第10四个纵队担任阻援任务，坚决消灭74师。
发起进攻：形成合围态势攻上孟良崮
战役于5月13日黄昏发起。13日傍晚，华东野战军开始攻击，至14日晨，担任主攻的5个纵队出色地完成了各自任务，基本形成了对国民党第74师的合围态势。华东野战军开始进攻后，国民党第74师发现华东野战军已迂回到他们的侧翼，有被包围的危险，便仓促收缩南撤，企图退向垛庄。但撤退中发觉垛庄已为华东野战军所占，只得退缩到孟良崮、芦山地区，并不得不把美式重炮和许多装备丢弃在山下。
国民党第74师被华东野战军包围后，蒋介石、顾祝同认为该师的战斗力强，处于易守难攻的有利地形，临近有强大的增援兵力，正是同华东野战军决战的好时机。便一面命令第74师师长张灵甫坚决固守，以吸住华东野战军，一面急令附近军队火速向第74师靠拢，企图内外夹击，与华东野战军决战。张灵甫自恃建制完整，又处于战线中心，外有大量援军，要求空投粮弹，依托山头高地固守。
此时，华东野战军5个纵队包围着敌整编第74师，而国民党军却有10个整编师包围着华东野战军，关键是能否迅速解决战斗。针对这一情况，华野前委命令各阻援部队坚决阻住强大的援敌，各主攻部队加速猛攻，不惜任何代价，彻底歼灭第74师。陈毅同志提出了“歼灭74师，活捉张灵甫”的响亮口号；全体指战员斗志昂扬，纷纷请战；各级指挥员亲临最前线指挥作战。战役进入了如火如荼的阶段。
最终决战：整编第74师悉数被歼孟良崮战役取得了全胜
5月15日下午1时，战役总攻开始。华东野战军各种火炮集中向国民党占据的山头猛烈轰击，攻击部队从四面八方英勇冲杀，国民党第74师依托巨石，居高临下，不断对华东野战军发起反冲击，战况异常残酷。华东野战军每争夺一个山头、高地，都要从下向上仰攻，每攻克一点，往往经过数次、数十次的冲锋。终于，华东野战军逐渐缩小了包围圈。国民党第74师妄图夺路突围，先向南，又向西，后向东寻隙冲击，但到处碰壁，均被华东野战军击退并遭到惨重杀伤。
16日黎明（3时），华东野战军再次发起攻击。经过一上午激战，先后攻占雕窝、520和540高地。16日下午，华东野战军总攻第74师最后一道防线，各路大军以排山倒海之势压向敌人，1、6、9三个纵队几乎同时攻上了大崮顶，猖狂一时的第74师师长张灵甫及副师长蔡仁杰均被击毙。
在收拢部队、清点战果之时，部队发现约有7000余敌隐蔽在孟良崮、雕窝之间的山谷中，于是，华东野战军立即出动兜剿，于16日下午5时全部肃清残敌。至此，整编第74师悉数被歼，孟良崮战役取得了全胜。
孟良崮战役胜利后，中共中央向华野专门发电祝贺。5月20日，新华社发表《祝蒙阴大捷》的时评：“这次蒙阴胜利，在华东解放军的历史上更有特殊意义。因为：第一，这是打击了蒋介石今天最强大的和几乎唯一的进攻方向；第二，这是打击了蒋介石的最精锐部队（四、五个精锐师之一个）；第三，这个打击是出现于全解放区全面反攻的前夜。”
孟良崮战役是1947年5月13日至16日，华东野战军在陈毅、粟裕指挥下，在山东省蒙阴县东南孟良崮山区进行的一次大规模山地运动歼灭战，一举全歼了国民党号称“五大主力之首”的“王牌军”整编第74师及83师57团，重创了各路援军，共毙伤俘敌3.2万余人。这次战役，是解放战争中华东野战军第一次从正面摆开阵势同强敌进行大规模较量，是打破国民党军队对山东解放区重点进攻和转变华东战局的关键性一仗，在我国的解放战争史上写下了光辉的一页。