孟良崮战役的胜利，迫使重点进攻山东的国民党军暂时转入守势。5月22日，中央军委发来电报，指出“歼灭七十四师付出代价较多，但意义极大，证明在现地区作战，只要不性急，不分兵，是能够用各个击破方法打破敌人进攻，取得决定胜利。在现地区作战，是于我最为有利，于敌最为不利。现在全国各战场除山东外均已采取攻势，但这一切攻势的意义，均是帮助主要战场山东打破敌人进攻，蒋管区日益扩大的人民斗争其作用也是如此，刘、邓下月出击作用也是如此。而山东方面的作战方法是集中全部主力于济南、临沂、海州之线以北地区，准备用六七个月时间（5月起），六七万人伤亡，各个歼灭该线之敌。该线击破之日，即是全面大胜之时，尔后一切作战均将较为顺利。”这一指示，似乎已在相当程度上改变了中央军委原订的战略方针。陈毅曾经阅过中共中央今年1月24日一份电报，其中说：“我们已令刘、邓缩短内线作战时间至4月底为止，准备5月开始（包括休整时间在内）向中原出动，转变为外线作战。华东方面亦请按此计划办理，努力争取于‘五·一’以前在内线解决蒋军主力，并完成外线作战的一切准备条件（弹药、新兵、干部、经费等）。”中共中央的这项安排，后来尽管蒋军将山东作为重点进攻的地域之一，也未作改变。5月8日，中央军委曾有过这样一份电报，提出了刘邓大军南渡黄河，进击冀鲁豫、豫皖苏，进而进击中原的战略计划，要求华野在6月10日前集结全力（27个旅）寻求与创造歼敌机会，并准备于6月10日以后配合刘邓大军大举出击。而中央5月22日的新精神则以山东战场为全国战场的轴心，华东野战军坚持现地作战的意义和任务显然都加重了。
　　为了贯彻军委这一重要指示，陈毅召集了前委会议作了认真的研究，并于5月28日至6月2日在沂水县西北的坡庄召开了团以上干部会议传达讨论。陈毅在29日晚上作了军事问题的报告。他根据当时战局特点，针对部队思想情况，全面他讲形势和任务问题。他着重指出：敌人集重兵于山东，虽然加重了华东军民的负担，却为其它战场实施反攻作战提供了很大便利，目前除山东和陕北外，各战略区均已转入反攻。国民党已面临崩溃的前夜。但就山东局部情况来看，敌人正积极准备大举进攻，仍图寻我主力作战，我们还须准备打恶战。因此，我们必须继续强调统一集中，巩固内部团结，坚决服从领导，执行命令，戒骄戒躁，坚持山东战场，分批歼灭敌人主力，彻底粉碎敌人的重点进攻，争取战局转变，并为本身反攻创造条件。为达此目的，必须认真研究中央的指示，深入学习和执行毛主席关于运动战、歼灭战的方针，认清战局，提高胜利信心，强调全局观念，提高对全局的革命责任感。
　　陈毅的报告在军事问题及建军工作部分都结合对孟良崮战役进行总结，一些干部听后，将其基本精神扼要地在笔记本上写下三句话：不急躁，不分兵，坚持山东基地歼敌。
　　国民党方面也在加紧准备进攻。蒋介石在南京军官训练团第三期研究班说：“我自张师长（灵甫）殉职以后，立刻命令前方（沂蒙山区）部队停止进攻，同时召集各将领来彻底检讨，彻底研究，彻底改正我们部队的作风和习惯，重新决定我们的战略战术。必须等到我们全军一番起死回生的改造之后，乃能作进一步的打算。”蒋介石赌咒发誓似地说：“沂蒙山区之战，是我们革命军人生死存亡所关的一战，挽回颓势，把握胜利，就要从这一战开始。我决定把全副精神用在这个战场上。”
　　蒋介石为了“起死回生”，起用日本战犯冈村宁次为顾问，提出了“并进不如重迭，分进不如合进，以三、四个师重迭交互前进”的指导方针，重新编组进攻兵团。将进攻军队主力9个整编师共25个旅调集在莱芜至蒙阴不及100华里的正面上，摆成方阵，于6月25日再次向鲁中山区发动进攻。26日午后，蒋机把悦庄、南麻一带炸成一片烟海。
　　鉴于蒋军兵力集中，一时难以分割歼击，陈毅与粟裕、谭震林于28日、29日商定了各路派兵挺入敌后的方针，并于29日命令陈士榘、唐亮率三、八、十纵队转赴莱芜、泰安、大汶口之线，执行歼击八十五军或十二军一部或大部之任务；命令陶勇纵队由临蒙线西进歼冯治安之一个团，尔后或向西北或向西或向南，视情况决定。当晚，以上各部都已行动。
　　第二天，收到了中央军委29日12时发来的一份电报，提出了新形势下的作战方针，希望陈、粟、谭提出意见，以便决策。军委的电报说：“蒋军毫无出路，被迫采取胡宗南在陕北之战术，集中9个师于不及百里之正面向我推进。此种战术除避免歼灭及骚扰居民外，毫无作用，而其缺点则是两翼及后路异常空虚，给我以放手歼击之机会。你们应以两至三个纵队出鲁南，先攻费县、再攻邹、滕、临、枣，纵横进击，完全机动，每次以歼敌一个旅为目的。以歼敌为主，不以断其接济为主。临蒙段无须控制，空费兵力。此外，你们还要以适当时机，以两个纵队经吐丝口攻占泰安，扫荡泰安以西、以南各地，亦以往来机动歼敌有生力量为目的。正面留4个纵队监视该敌，使外出两路易于得手。以上方针，是因为敌正面既然绝对集中兵力，我军便不应再继续采取集中兵力方针，而应改取分路出击其远后方之方针，其外出两路兵力，或以两个纵队出鲁南，以三个纵队出鲁西亦可。”陈毅等当即进行了研究。很明显：军委这个新方案改变了过去要求华野不分兵、坚持内战歼敌的方针，陈、粟、谭觉得，中央军委的这个改变，在电报上只提到根据于山东当面的敌情的变化，而在全局上看，刘邓大军必将出击，未来的战局必有新的重大变化。当时，由于敌情严重，华野已在分兵，陈、粟、谭未再根据当面情况研究并制订一个新的方案上报军委，而是按照军委的意见执行，由陈、粟、谭“率二、六、七、九4个纵队在沂水东里店以东地区待机”。
　　陈毅和粟、谭于30日一面将以上部署报告军委，并预计“如我西进部队各路均达成歼击敌军之任务，敌局势必变，集中东进之10个师必被迫分散回援或集中回援，届时我们手中4个纵队似有良好出击机会。”一面将“军委指示”“转各出发部队依照执行”。
　　但是，在华野分兵后，陈毅接到中央军委7月2日来电，除指出陈、粟、谭6月30日的分兵部署甚好外，还要求陈士榘、唐亮率领的3个纵队在打泰安得手后，“收复肥城、东阿、平阴、宁阳、汶上、济宁，与刘、邓直接联系后，并应准备出鲁西与刘、邓协同打陇海路，出淮河开展新局面”。“我军必须在7天或10天内，以神速的动作，攻取泰安南北及其西方、西南方地区，打开与刘、邓会师之道路”。此后，中央军委又决定叶飞、陶勇两个纵队也向鲁西南挺进。这样，陈、粟、谭在6月底实行的这次分兵，便成为华野部队执行外线出击任务的开始。而当刘邓大军开始向大别山跃进以后，中央军委在11日电示：“总的意图，将战争引向国民党区域，使我内线获得喘息机会，以利持久。”显然，全国主要战场已由山东转向中原，战略重心已由内线转到了外线。当此解放战争由战略防御转入战略进攻的重要关头，陈毅既要领导华东全军打破敌人的重点进攻，又要配合刘邓大军挺进中原，还需准备自己不失时机地转入战略进攻。在这严重时刻，又一个雨季到来了，陈毅将在第二个雨季中赢得解放战争的又一个考验。
　　当6月30日华野3路分兵之时，刘邓大军依据中央军委总的战略计划，强渡黄河，对鲁西南地区之敌展开猛烈进攻，连续歼敌获胜。7月7日，华野第一、四纵队全歼费县守敌一个旅，击溃援敌另一个旅。同日，第三、八、十纵队向津浦路大万德、大汶口段实施进攻，守敌大部逃窜。9日，第一纵队又收复峄县、枣庄，迫敌第三绥区各部退守运河沿线。由于刘邓大军的攻势异常猛烈，华野第一、四纵队逼近津浦路，第三、八、十纵队于13日渡过汶河，向宁阳、曲阜前进，严重威胁蒋军后方基地兖州、徐州等地。鲁中的敌人在占领沂水、东里店后停止向东进犯，改变部署，调第五军等7个整编师自13日开始陆续后撤西援，企图配合其后方各点守敌，先夹击华野转入反攻的5个纵队于鲁南及兖州、曲阜地区，然后再救援鲁西南。鲁中山区的大量敌军调走了，仅留下第十一、六十四、二十五、九等4个整编师。蒋军企图以“重点进攻”战略在鲁中山区击破华野主力的计划遂告破产，一个极为有利的形势在当面展现出来。陈毅在胜利形势的鼓舞下，与粟、谭商定，遵照中央军委指示，命令各部继续向敌展开猛烈进攻。其结果，正如后来陈毅所说：“因雨季没有打好仗。打敌十一师（7月17日至21日在南麻），5天5夜只消灭1个团，（7月24日至30日）在临胸5天5夜只消灭2个营，打费县消灭1个旅，打泰安敌人逃跑了。7月打8仗只有3仗打好。”
　　华野指挥部从临胸前线撤出后，辗转经益都到达陈家。8月4日这天，粟裕起草了关于南麻、临胸战役的初步总结的电报报告中央军委，引咎自责。
　　陈毅对此甚感不安。他始终认为，几仗未打好，彼此有责，不能由粟裕一人承担责任。其时，陈、粟、谭已经研究确定，由谭震林组织一个指挥机构率领第二、第七纵队前去胶东休整。出发前，谭震林挤出时间给粟裕写了一封信，谈了自己对这次战役的看法，请陈毅转交，陈毅当着谭震林的面将信看了一遍，准备3人一起把问题谈通。但由于指挥部即将移动，未能安排出时间。当夜，野战军指挥部经由临淄西关、索镇到达郭店。陈、粟在处理其它紧急公务之后，作了彻夜长谈。8月6日，陈毅写了份“指人译”的电稿，报告中央军委和华东局：“（一）??最近粟、我共谈，粟态度可佩，昨夜长谈，对今后共同工作很有好处。
　　（二）我认为我党廿多年来创造杰出军事家并不多。最近粟裕、陈赓等先后脱颖而出，前程远大，将与彭（德怀）、刘（伯承）、林（彪）并肩迈进，这是我党与人民的伟大收获。两仗未全胜，彼此共同有责，不足为玻谭、我本此观点，互相研究教训，粟亦同意。??。
　　（三）我本挽三人共谈，谭因东行，故谭未参加。谭临行遗书，此书临别我看了一遍，对粟有帮助，??。我们对战役指导部署历来由粟负责。过去常胜者以此。最近几仗，事前我亦无预见，事中亦无匡救，事后应共同负责，故力取教训以便再战。军事上一二失利实难避免，虚心接受必为更大胜利之基矗??”这份电报，当时的译电员特别注明“错字尚多”，以后己不能订正。但就是这样，作为一支野战军的统帅，陈毅那种为党和人民革命事业的赤诚，那种深明事理、知人克己的恢宏器度却跃然纸上。
　　陈毅是如何“力取教训以便再战”的呢？后来他曾说：一年来战争出现这样的规律：“此起彼落”。“先打几个胜仗，又碰了钉子，又打了几个胜仗”。“我党20余年的历史也是胜败的反复，胜利了便轻敌，种下栽跟斗的因素，失败又是胜利的因素。领导上主要是在栽跟斗之后，如何领导爬起来。”
　　在陈毅发报的当天，收到了中共中央和中央军委于8月5日合署发给陈、粟、谭、华东局并告刘、邓的电报，指示：“陈率六、九纵应迅速转至东面，与谭及二、七纵会合，从背面钳制敌人，不使敌达到驱我过黄河目的。但目前你们有5个纵队已到运河以西，正好协助刘、邓执行出击计划??你们速派粟裕西去统一指挥5纵，将全军供给重心经渤海转至鲁西南，争取在鲁西南立足，协助刘、邓作战，否则有被敌驱过黄河危险，你们必须严重对付此种情况。”
　　要粟裕到西面去指挥华野5个纵队的事，中央军委在两天前已经说过一次了。当时，粟裕向陈毅提过以下意见：一、华野今后主要作战方向和指挥重心是在外线，请陈司令一同去以加强领导。二、为进一步集中兵力造成战役上的优势，建议增调第六纵队到西线。三、留山东内线的第二、七、九纵队组成东兵团，由谭震林、许世友指挥。陈毅表示同意，将上述意见联名报告了军委。中央军委于8月6日作出决定：陈、粟率华野机关及第六纵队、特种兵纵队赴鲁西南，统一指挥华野第一、三、四、六、八、十纵队、特种兵纵队，及配合华野作战的晋冀鲁豫第十一纵队，统称西兵团。内线成立东兵团。于是，陈、粟决定北渡黄河，经惠民、禹城、聊城转赴鲁西南。
　　8月11日，华野指挥部在伴庄渡口渡过黄河。第二天上午，为了防空，指挥部在一座比较隐蔽的公路桥下开会。天气炎热，大家不停地摇扇子。参谋处长夏光似有所感，提起毛笔在自己白色的纸扇面上题写了8个字：“黄河已过，君心甘否？！”陈毅伸手把夏光的纸扇接了过去，想了一想，也提起笔来，在旁边写了首五言诗：“昨夜过黄河，风大浪又恶??”接着就写如何乘风破浪，夺取胜利，以“高粱玉米熟”来煞了尾。陈毅的题诗被粟裕发现，又把扇子拿过去，在背面也题了一首诗，在笑声中互相激励，以求合力完成战略大转变。（遗憾的是，这把扇子在20年后的“文化大革命”中被作为“四旧”扫掉了。）到了惠民，野直大部继续向聊城前进，指挥部则率电台暂留惠民督促物资弹药兵源迅速西运，以便西兵团迅速得到补充。
　　陈毅在惠民心情并不平静。他已经收到了刘、邓8月8日申时发来的电报说：“顷，我们决心转至外线”。对其行动，军委于8月10日颇为称赞：“在敌主力东进郓城、西迫鄄城情况下，我在郓、巨作战已不适宜，即北撤亦来不及，只有南进才利机动，刘、邓决心完全正确”。刘、邓的提前出动，加快了陈、粟运筹9月出击的步伐。
　　外线出击困难固然增加许多，但是敌人误以为“山东共军已溃不成军，不堪再战”，骄狂起来，已有新的战机可寻，粟裕经过反复思考，计划了两个歼敌方案。陈毅认为这一仗关系重大，应力求全胜、必须慎重，要他先向陈士榘、唐亮征求意见。交代以后，陈毅抽空前去渤海，料理一下后方的工作。百忙中，他特别惦记着第十纵队的事。该纵队在郸城地区同国民党第五军打了几天后，退过黄河到东平湖西一块狭窄地区休整，突遭敌军袭击，背水一战，颇有损失，现已开到张秋镇一带整理。陈毅觉得应该赶紧到那边去看看，做些“领导爬起来”的工作。
　　29日晚饭后，陈毅上了吉普车，向西南驶去。他坐在驾驶员的旁边，把帽沿转到后脑勺上，开始一支接着一支地抽烟，看来是在为到十纵队去讲话打腹稿。陈毅到了十纵队后，先和领导人谈话，30日下午便给全纵队营以上干部讲形势任务，说明大家正处在由内线作战到外线作战的过渡阶段，任务很重，困难不少，前途光明。他对大家作了许多安慰和鼓励，也严厉地批评了不冷静，不沉着而造成挫折的问题，对大家的教育和鼓励很大。陈毅本想更深入地解决一些问题，但到9月1日上午，野战军指挥部要他赶回去，他知道事情重要，已经做好的午饭也不吃了，说走就走。
　　毛泽东主席在30日这天亲自给陈、粟发来了一份“绝密”电报，电文中说：“目前中心环节是在陇海南北积极行动，歼击及抓住五军、五十七师，攻占一切薄弱据点，直接援助刘、邓。??现在欧震、张淦、罗广文、张轸、王敬久、夏威各部均向刘、邓压迫甚紧，刘、邓有不能在大别山立脚之势，务望严令陈、唐积极歼敌，你们立即渡河，并全力贯注配合刘、邓。”陈毅记得毛泽东曾在上个月底发过一份极秘密的电报给刘、邓并华东，说明“陕北甚困难”，已经反映了中共中央领导人的严重处境。但从现在这个电文中他更感受到了毛泽东十分焦急的心情。于是审时度势，下定决心，对粟裕说：“采取第二方案，争取早打。”正好粟裕也是这样想的，还在陈毅回指挥部之前已作了许多准备和安排，“西字第一号命令”已经下达，各参战部队已经在作行动准备。
　　9月3日晚，陈毅、粟裕率野战军直属队、第六、第十纵队南渡黄河。9月5日在邪城及其附近集结，并与第一、第三纵队会合。至此，华野第一、三、四、六、八、十纵队、特纵及晋冀鲁豫第十一纵队均已集结于沙土集南北地区，完成了第二方案规定的战役布局。
　　6日晚上，指挥部召集了纵队领导干部会议，陈毅主持，让大家充分发表意见。粟裕更反复说明早打的好处和取胜的条件。他强调地说，只有打，才能有力地配合刘、邓，才能扭转现在的被动局面，部队才能得到补充和休整，打好了，鲁西南根据地就能重建起来。经过民主讨论，大家统一了思想，并且一致同意首先歼灭五十七师。
　　真是一环紧扣一环，会议开过，9月7日，五十七师便积极北犯，与第五军之间拉开了20公里的空隙。战机已到，陈毅、粟裕遂下令攻击。当天晚上便对五十七师形成了合围。经8日一天激战，沙土集外围敌据点几乎全部肃清，夜晚6时，发起总攻，军政攻势一齐展开。9日凌晨3时，便将敌57师全部歼灭，计毙伤2000余人，生俘中将师长段霖茂以下7500余人。缴获了大批武器弹药。
　　早晨，陈、粟报告中央及各方：“我军于虞日开始于郓城南，举行钳制五军、歼灭五十七师的作战。经一日两夜战斗，已全歼五十七师于沙土集，仅有少数向东突围，正追击中。此役经10日来与五军纠缠，始吸引五十七师落网。同时，打垮刘汝明两个旅的数次增援，及五军整6日的不断进攻。我军士气甚旺，决迅速转移攻势，予五军以歼灭性打击。”
　　11日，收到中央回电：郓城沙土集歼灭五十七师全部之大胜利，对于整个南线战局之发展有极大意义，并向西兵团全军将士致庆贺慰问之忱。
　　战略大转变对于华东全军带有相当大的突然性。分兵、外线出击、雨季行军作战，造成了很严重的困难和被动。陈毅、粟裕坚决地“领导爬起来”，终于扭转了战局，向深广的敌后大举进军，在扭转反革命车轮，推进革命车轮的历史性转折中，显示了中国共产党领导的这支华东野战军的英雄本色。