遵照毛泽东的指示，粟裕立即调整部署，取消一纵、七纵南下的计划，命令六纵从新泰南下到平邑以南，隐蔽于鲁南敌后待命。华野主力与国民党军脱离接触，集结于莱芜、新泰、蒙阴地区待机歼敌。沂蒙山老区群众条件好，能严密封锁消息；地形复杂，道路狭窄，不利于敌军重装备行动，而利于我军隐蔽穿插。
耐心等待 捕获战机
我军的耐心等待，使敌情发生了变化。
国民党军南线、西线部队在新泰、蒙阴会合后，不见我军主力去向。蒋介石和陈诚又认为我军“攻势疲惫”，已向淄川、南麻、坦埠等地退却，于是命令汤恩伯的第1兵团向坦埠地区大举进攻。
汤恩伯于5月10日下午发布命令：以74师、25师为先头部队，由25师师长黄百韬指挥，11日开始进攻。除留一部控制孟良崮、桃墟等要点外，限于12日攻下坦埠。74师师长张灵甫遵照命令，于11日由垛庄经孟良崮西麓，向坦埠以南的杨家寨、孤山我军九纵阵地进攻。
粟裕得到九纵的报告，引起高度重视。
这究竟是局部的行动，还是新的全线进攻？华野的情报部门获悉了国民党军的作战部署，立即报告给了粟裕。
粟裕分析了情况，认为敌军是在向我军发动全线进攻，其部署显然是以74师为主要突击力量，在两翼和后续兵团的掩护下，对我军实施中央突破。其目的是要打击在坦埠的华野指挥中枢，使我军陷于混乱和包围之中，便于其聚而歼之。
粟裕认为，敌军的行动恰恰给我军带来了有利的战机。
前一个月的作战中，顾祝同的战略是密集靠拢，行动谨慎，一打就缩，让我军很难捕捉。现在74师大胆突进，我军应以反突破来对付敌人的中央突破，就近迅速调集几个纵队的兵力，切断74师与其友邻部队的联系，彻底消灭74师。
掌控敌情 备战高效
74师能不能打？有没有把握将其全歼？这是需要周密考虑的。
粟裕又作了一番分析：
74师是蒋介石手中的王牌，它全部美械装备，经过美国军官训练，具有相当的指挥、战术、技术水平，是蒋介石嫡系中的精锐之师，把它歼灭了，将给敌人实力上、精神上以最沉重的打击。
74师是我军的死敌，解放战争以来，敌军对我华东的数次进攻，常常以74师打头阵，曾先后抢占我淮阴、涟水，我军亦多次寻歼该敌，均因未遇有利战机而未能得手。此次如能将该师歼灭，对我军指战员必是一个极大的鼓舞。
从兵力对比看，进攻鲁中山区的一线敌军在120公里的距离内，一字长蛇阵摆了8个整编师，多数部队距离74师只有一两天路程，25师、83师靠得更近。我军有9个纵队，兵力不占优势，但是74师从中央突破，进入我军主力集结的正面。我军不需要大的调整，即可在局部形成5 : 1的绝对优势。
74师虽然是强敌，但也有弱点。他们的重装备在山区受地形限制，不能发挥威力，原来强大的一面就相对削弱了。而且，74师十分骄横，与其他部队矛盾很深，我们围歼74师时只要坚决阻援，其他敌军不会奋力救援。
考虑成熟，粟裕立即将这些想法向陈毅司令员汇报。
陈毅高兴地说：“好！我们就是要有从百万军中取上将首级的气概。”并立即定下战役决心。
陈士榘参谋长和司令部人员拟订作战方案。
战争年代的机关工作效率非常高，野战军首长议定的事情，参谋处很快就制出草图，拟好给中央军委的报告和向各部下达的命令。陈、粟首长一签字，就可以上报、下发。战役的准备工作就是这样高速运行的。