1945年8月上旬，山东军区一面向日军驻山东最高指挥官第四十三军军团长细川中康和伪军发出最后通牒，令其停止抵抗，无条件投降;一面编组野战兵团，分路向顽抗之敌展开进攻。鲁中军区部队向胶济路西段、津浦路济南至兖州段沿线之敌伪军展开进攻，并与渤海军区部队配合进逼济南。至8月31日，解放了临朐、莱芜、益都、博山、淄川、章丘、周村、新泰等重要城镇和矿区，并从东南方向逼近济南城郊，切断了胶济路西段。滨海军区部队分南北两线，向胶济路东段沿线和陇海路东段沿线之敌进攻。两路部队迅速解放了胶县、莒县、诸城、日照、赣榆、青口等城镇，切断了胶济路东段和陇海路东段，逼近了海州、新浦、连云港，控制了日照以南新浦以北之海岸线。胶东军区部队向青岛外围、胶济路东段沿线及沿海各城市展开进攻，先后解放了牟平、威海卫、福山、龙口、招远、莱阳、黄县、蓬莱、烟台、即墨等重要县市，包围了青岛。渤海军区部队向津浦路济南至沧州段及胶济路西段沿线之敌展开进攻，先后解放了寿光、临邑、高苑、桓台、广饶、博兴、昌邑、长山、阳信、吴桥、临淄，切断胶济路中段，从东北方向逼近济南。鲁南军区部队向徐州东北之外围地区及津浦路徐州至兖州段沿线之敌展开进攻，解放了泗水、台儿庄等县市，逼近徐州城郊，切断了津浦路。山东军区经过一个多月的反攻作战，到9月底为止，共解放县城46座，烟台、威海等港口6处，攻占火车站35处，歼灭日伪军6万余人。