1946年11月15日，蔣介石集團不顧全國人民的強烈反對，悍然召開了“國民大會”。為了取得軍事上的配合，國民黨方面再次發出“結束蘇北戰爭”的叫囂。他們集結25個半旅，由宿遷、淮陰、東臺和魯南出發，同時向蘇北解放區發起新的進攻。新四軍軍部在查明敵軍意圖后認為，敵軍雖屬四路進攻，但各路間隙很大，不可能作戰役上的協同，有利于各個殲滅；敵整編六十九師原為三個師組建而成，內部矛盾多，孤軍冒進，便于分割圍殲。山東野戰軍與華中野戰軍主力此時處于該敵進攻的兩側，不需作復雜調整，即可實施遠距離奔襲作戰。為此，陳毅、粟裕集中山野第一、第二縱隊、第七、第八師，華野第七縱隊等部共24個團兵力，將敵整編六十九師殲滅于宿北地區；同時命華野第一師由鹽城兼程北上，準備參戰；以位于漣水以東地區的華野第六師、第六旅等部，積極阻擊兩淮援敵的進犯，策應宿北主力殲敵。戰役于15日發起。山野、華野參戰各部乘敵軍側翼暴露，各師、各旅之間出現較大空隙之機，以秘密突然的動作，向敵整編六十九師發起攻擊。第一縱隊主力鍥入敵整編十一師師部駐地，第八師攻占了戰場的制高點嶂山，第九縱隊和第七師亦攻了嶂山鎮以北，以東陣地。敵軍遭受突然打擊后，慌忙將部隊向后收縮，并拼命爭奪嶂山高地。華野各守備部隊英勇擊退了敵整編六十九師主力的輪番攻擊。切斷敵整編六十九師向宿遷的退路，并割斷了該敵與右翼之敵整編十一師的聯系。接著，該兩部采取集中優勢兵力、各個殲滅敵人的戰法，逐個殲滅整編六十九師。18日，向突圍不成、困守人和圩的敵整編六十九師師部發起總攻，戰至19日拂曉全殲該敵。中將師長戴之奇自殺，副師長饒少偉就擒。至此，宿北戰役以全殲敵整編六十九師三個半旅共2.1萬余人的輝煌戰績而告結束。為了保證宿北戰役的進行，華野第六師、第六旅于12月3日至16日在漣水進行了阻擊敵整編七十四師、整編二十八師北援宿遷的防御戰。在予敵以重大殺傷后，為了避免更大的消耗，華野第六師和第六旅于16日夜撤出戰斗。歷時二周的漣水防御戰再次重創國民黨軍整編七十四師、整編二十八師，殲敵4000余人，保障了宿北戰役的順利進行。
宿北戰役是山東野戰軍、華中野戰軍會師后的第一個勝仗，沉重打擊了國民黨軍迅速結束蘇北戰事的企圖，切斷了國民黨軍在隴海路南北之間的聯系，遲滯了敵人對臨沂、郯城的進犯。這一仗也充分證明兩軍統一集中，經優勢兵力殲敵有生力量作戰方針的正確，也是華東戰場的一個重大轉折。
宿北戰役后，陳毅、粟裕等領導人都在思考下一個作戰方向問題。中共中央軍委提出應在魯南殲敵。根據中共中央軍委的指示，陳毅、粟裕迅速做出戰役部署。1947年1月2日晚，魯南戰役按計劃開始，左右縱隊各部奮勇攻擊。國民黨軍整編第二十六師倉促應戰。4日將國民黨苦心經營的美械裝備第一快速縱隊徹底殲滅。11日，俘整編第二十六師中將師長馬勵武。20日攻克棗莊，全殲整編第五十一師余部，俘中將師長周毓英。山東野戰軍第三縱隊于2月6日在隴海路東段白塔埠討伐叛逆郝鵬舉部，經2日激戰，全殲郝部7000余人，活捉一貫投機取巧、反復無常的郝鵬舉。從1947年1月2日開始，魯南戰役歷時18天，共殲國民黨軍整編第二十六、第五十一師和第一快速縱隊共5.3萬余人，收復了嶧縣、棗莊及其以東地區，創造了華東戰場一次殲敵兩個整編師和成功殲滅敵機械化兵團的經驗。打破了國民黨軍會攻臨沂、與山東、華中野戰軍主力決戰，進而消滅新四軍兼山東軍區主力部隊的迷夢。