山东兵团请示中央军委：东进攻占潍县。
三月九日，蒋介石偕国防部第二厅厅长侯腾、第三厅厅长罗泽闿、第四厅厅长杨业孔等人到达徐州。在听取了第三绥靖区副司令长官郭汝瑰的汇报后，蒋介石面无表情地说：“赤化区人民都同情共匪，我军进剿时，可以烧毁房屋，杀戮附敌的人民，以破坏他们的根据地。”郭汝瑰听后，“顿觉毛骨悚然”。
自国民党军大举进攻解放区以来，坚持在山东内线战场的共产党军队，一直处在艰苦的移动作战中，由于兵力和武器都与国民党军相距悬殊，面对国民党军对解放区的侵蚀和占领，被迫的周旋作战令他们十分迷茫，因为这支部队的绝大多数官兵都是当地贫苦农民的子弟，他们对父老乡亲因为他们的离开而遭受苦难倍感痛苦。而解放区内贫苦农民遭受的蹂躏，其残忍程度令人难以置信。“一旦他们开了口，就很难制止那泉涌般的痛苦回忆”，美国女记者葛兰恒记述道，“即使表情冷漠的农民，也会泣不成声，没法再接着往下讲。”山东兵团九纵接到潍县百姓写来的一封信，这封信被许世友保存到二十多年后的一九七〇年，那时，他已成为中国人民解放军南京军区司令员。这位经历过残酷战争的共产党将领把这信重新拿出来给部队官兵看，是想让在和平时期生活甚久的他们知道，军队在任何时候的作战都具有“复仇”的含义，军队的作战意志永远不能消沉——
……亲爱的同志们，看见了你们，我们又悲又喜，喜的是可得救了，悲的是这几个月我们受尽了亘古未有的大大灾难。国民党伪军自占领潍县后，烧、杀、抢劫、抓丁、抢粮，无所不为，潍北全县被拉去牲口两千余头，粮食被抢精光，被抓壮丁难以统计。更残酷的是广大群众被残杀。两年多来，潍北人民被残杀者已有千余，直到今天寒亭据点周围的死难同胞仍曝尸旷野，无人收拾。纸房区李家营一村，即被活埋七十余人。残暴手段更令人闻之毛骨悚然，铡刀铡和活埋已成为蒋匪的普遍手段。有的先割耳、舌，而后活埋;有的妇女被拔去头发铡死;有的妇女被剥光衣服，绑在树上轮奸，并用烧红了的枪条插入阴户，活活搞死;有的被剥光衣服绑在树上用开水浇，把全身烫起水泡，再用竹扫帚扫，名为“扫八路毛”;有的用剪刀剪碎皮肉，名为“剪刺猬”;有的全身被刀子割开，丢在火红的锅里，叫做“穷小子翻身”。纸房东庄蒋匪在街口安下十二口铡刀，按户抓人铡死。邢家东庄一次被铡十二人，妇救会长一个四岁小孩，也被铡成三段。贫农韩在林兄弟三家十五口，有十四口被铡死，剩下一个老母苦苦哀求给她留下一个后代而不得，她看到自己的孙子全部被铡死，悲痛得自己也上吊而死。……高里区一个妇救会长，死时曾对大家说：“告诉共产党、解放军，一定为我们报仇!”亲爱的同志们：你们是华东野战军的主力军，你们是胶东的子弟兵，你们屡打胜利，有了你们就有了希望，有了依靠。你们是我们的救命恩人，我们不能让你们走，要你们给咱们报仇。要求你们坚决彻底消灭蒋匪军和“还乡团”，要求你们像在孟良崮一样消灭敌人，在潍县留下英雄的胜利，立下大功，这是我们对你们高贵的信仰，也是人民对自己军队的命令!…… “人民对自己军队的命令”——这种激愤的请求尚无前例。
第九纵队发布的攻打潍县的命令，其措辞到了咬牙切齿的地步：
……为保证战斗的胜利，要求所有进攻的部队只准进不准退，有我在，不准敌存，发挥你手中武器的最大效能，大量的杀伤敌军……只准活着打下去，打到胜利，不准活着退下来。……同志们!攻城令下了，立功的时间到了，报仇的时间到了，各按照你的战斗计划，按照你的立功计划，在统一命令下，行动起来吧!只准前进，不准后退，只准胜利，一定要胜利!胜利地歼灭潍城守军万岁!……
潍县号称“鲁中堡垒”，是国民党军重兵设防之地。潍县城防经过长年修筑，已形成三道永久性和半永久性的防御体系：城壕深五米、宽八米，城墙全部由青石砌成，高达十三米、厚达六米。城墙外，筑有约两米高的矮墙，距城墙最远处二十八米、最近处六米，其间设置了密集的火力点，并以交通壕连接。矮墙外，挖有宽、深各六米的护城河，在距离城墙两千米的距离内，九十多座堡垒密布，碉堡前附设有地雷、鹿砦等设施。潍县城内分为东西两城，之间有白浪河穿过，河宽约十米，上面有五座桥梁贯通。两城的突出部或制高点，已全部筑有火力堡垒和炮兵阵地，城垣里挖了大量的屯兵洞。其中西城高出东城五米，是整个潍县的城防重点。此刻，潍县仅西城留有一个小洞，其他所有城门都被堵死，西城与东城联系只能靠城关把文件扔下来，外围守军几乎没有逃回城里的后路。
潍县国民党守军指挥官，是整编第九十六军军长兼整编四十五师师长陈金城。总兵力有两万四千余人。四月一日，王耀武飞抵潍县与陈金城商讨防御问题。王耀武没敢进城，只在机场与陈金城匆匆见了一面。王耀武强调：放弃不重要的据点，实施兵力集中;多做城墙下的地堡，以利“地平线以下作战”;一旦潍县受到攻击，济南和青岛会两路增援。陈金城头疼的是兵力不足，因为在他指挥的部队中，除正规军之外大多是杂牌武装。王耀武说：“到必要时我可空运一个旅来。”陈金城的回答是：“等到必要时机场也就无法保持了。”
就在王耀武抵达潍县的时候，二一二旅旅长汪安澜与张天佐吵了起来，张天佐曾是国民政府昌乐县县长，现在是潍县地主武装的头目。汪旅长不愿意和杂牌部队一起作战，主张他的部队与张天佐的杂牌武装各守一地，打起仗来相互不发生关系。东西两城，汪旅长大度地让张天佐挑选一地。平时总是吹嘘“保安总队对于打共产党军队比国军的正规军有经验”的张天佐已经吓坏了，坚决要求他的部队完全听从陈军长的统一调遣。两人争吵到陈金城那里，陈金城偷偷给汪旅长写了张字条，汪旅长看后不吭声了。陈军长的字条上写着：“我们现在的军粮非完全依赖他不可，否则目前就有断炊的危险。”
此时，山东兵团已向潍县开进。关于东西两城，先打哪一个的问题，第九纵队指挥员提出先打西城。潍县的东城低于西城，守备力量相对薄弱，易于攻城部队突破。但是，许世友也明白，潍县的东西两城相距很近，如果先下东城，攻击部队就会处在西城国民党守军的瞰制之下，将在极其不利的态势中再攻城墙高大、工事坚固的西城。于是，兵团决定：集中兵力先攻西城，打掉陈金城的指挥机关，然后以西城为依托，居高临下攻击东城。
四月十日，九纵二十六师开始扫清城关外围据点的作战。七十六团采取炮轰母堡、爆破子堡、小组突击的战法，连续扫清了一系列碉堡群。七十七团出击城外北面的北宫据点失利后，迅速转入土工作业，挖掘坑道逼近守军据点的核心。白天看见共产党官兵拼命挖掘，晚上不断有报告说地下有挖掘声，恐惧逐渐蔓延，北宫据点内的国民党守军营长决定逃跑。命令一下，一个营的官兵一哄而散。天亮的时候，七十七团顺利占领北宫。七十八团同时攻占了东北关。潍县外围的敌人据点基本肃清。
接着，为逼近敌人重点防守的西城，攻击部队开始了大规模的土工作业。从十五日开始，共产党官兵拼命挖掘。一连挖了八个昼夜，挖掘交通壕七万多米，坑道两百多米，地堡四百多，防炮洞两万多个，总作业长度达到七十多公里。国民党守军从来没有见到过如此大规模的挖掘，心惊胆寒之中使用各种火炮猛烈轰击，但是眼前的坑道还是在不断地向城墙接近。陈金城体味到了共产党军队打下潍县的决心。然而，共产党军队挖掘八天八夜之后，不但没有发动攻击，反而向后撤退了，至少站在城墙上已经看不见共军的影子。陈金城认为，共军在他的炮轰之下“伤亡惨重”，定是已经“无力攻城”了。这个消息被报告给绥靖区司令长官王耀武，王耀武立刻在济南召开庆祝大会，宣称“潍县十里内已无敌踪”，“昌乐之围预计日内可解”。四月二十二日上午，大喜过望的陈金城竟然命令部队在空军的掩护下开始“追击”。但是，整编四十五师刚一出城，就遭到猛烈的火力打击，部队仓皇地逃了回来。这一下，陈金城迷惑不解了：共军到底是撤了还是没撤?正在迷惑的时候，四月二十三日晚，潍县城外炮声骤起。这不是一般的炮击，而是他与共产党军队作战以来听到过的最惊天动地的炮击。共产党攻城部队埋设在坑道里的几千斤炸药将潍县城垣炸出数个缺口。
陈金城知道，潍县的最后时刻来临了。
潍县城墙的上面很宽，可以并行两辆汽车。首先登城的四连和八连拼死阻击扑上来企图封堵突破口的敌人。所有的官兵都已负伤，弹药接济不上，他们使用了砖头、石头、铁锨和铁镐。八连副连长已经六次负伤，浑身是血，但仍站在指挥位置上，所有的战士都能听见他的呼喊。九连终于突上来了。接着，七十九团参谋长丁亚跟着五连也上来了。城墙很高，下面很黑，国民党守军发现他们要下城向城内突，机枪子弹狂风一样扫射过来。放下去的梯子被打断了。他们又放下软梯，但还是不够长，五连副连长已经顺着软梯下去，这会儿悬在半空，正在软梯上接绑腿。丁亚参谋长很着急，因为如果不迅速下去，后面的部队上不来，天一亮就前功尽弃了。五连连长孙端芝把驳壳枪一插，喊了声：“跟我往下跳!”官兵们不顾一切地跳下去。西城城墙有五层楼高，五连半数官兵严重摔伤，那些还能站起来的官兵，立即在城墙下开始了殊死的战斗。他们连续攻占二十多幢房屋，最后，近两个排的官兵被国民党守军压缩在一所学校里。干部大多已经负伤和牺牲，三排长杨学良站出来指挥战斗，这些官兵在潍县县城内孤军坚持了近二十个小时。
此时，二十七师的后续部队已经上来了五个连。陈金城判明突破口的方位后，调集一个团的兵力开始猛烈反扑。这是七十九团的关键时刻，城里的五连仍在孤军坚持，城墙突破口已经拥上敌人，而且天亮了。敌人的六架飞机加入战斗，掩护步兵营轮番进攻。七十九团政治委员陶庸在城墙上高喊：“七十九团就是打完了，也要守住突破口!”二营营长孙宝珍率领官兵冲上来，三营教导员孙洪文也带着一个排上来了，他的身后跟着七十九团团长彭辉。敌人还是成堆地往突破口上拥，炮弹落在二营指挥所，指挥战斗的团参谋长丁亚被砖头瓦块埋起来，警卫员把他扒出来后，电话铃响了，他只听见一句“主力快上来了”，电话就断了。
七十九团坚持到了纵队主力登城的那一刻。
西城防御大势已去。随着巷战的开展，陈金城终于弃守西城，率部进入东城。
蒋介石亲自打来电报：“吾弟固守名城，激战兼旬，备极艰辛，已饬王司令官率队和青岛派队星夜驰援，务望坚守阵地，并须多控制机动部队以便夹击，而竞全功……”本已绝望的陈金城顿时感到莫大的荣耀，他立即复电：“……钧座若能速派大军前来东西夹击，不难歼灭鲁东南共军之主力。生等将战至一兵一卒，奋斗到底，以报党国……”回电以示效忠之后，陈金城意犹未尽，召集旅长汪安澜、专员张天佐、县长张哲等人肃立于孙中山和蒋介石像前宣誓：“我等受党国培植多年，丁兹大难，甘愿以身献国，决心与城共存亡，如有偷生怕死，畏缩不前，愿受党纪国法严峻处分，此誓。”宣誓完毕，陈金城认为还不足以表达他的心情，他将誓词誊写出来让在场的每人具名盖章，然后电告了王耀武和蒋介石。但是，东城的防御很快就瓦解了。
二十七日凌晨三时，“决心与称共存亡”的陈金城电告王耀武，说他准备突围：“战局危急，拟即向仓上转移，希即转饬青岛方面即时派飞机来潍县掩护突围。”然后，他跟着汪安澜和张天佐率领的约三百人的队伍冲出东门。预伏在潍县东郊的西海部队开始了追歼，旷野里四面响起杀声，炮弹密集地在身边爆炸。天亮的时候，三百人的队伍被兜堵聚歼。张天佐死于乱枪，汪安澜逃到济南，陈金城躲在铁路边的洼地里，不知什么原因突然昏迷，等他醒过来的时候，已经在俘虏群里了。四月二十七日，潍县战役结束。
潍县战役的胜利具有重要的战略意义和巨大的政治影响。首先，国民党军在山东仅剩下济南、青岛、兖州等为数不多的据点，共产党军队控制了山东的广大地域，山东战场的军事优势已完全倒向共产党军队一方。同时，张天佐等地主武装头目被打死，对被他们残害的山东贫苦百姓来讲，这是一个巨大的鼓舞，“其意义甚至超过了蒋介石主力的被歼”，因为以张天佐为首的反动地主武装“给以山东的灾难是十分深重的”。
