1945年8月15日日本宣布投降后，国共两党的历史矛盾重新暴露出来，国民党军和我军爆发军事冲突已经是时间问题了。
当时，国民党的大部分军队都被日军压缩在西北尤其是大西南地区，而我军的部队则主要分散在华北及华东的各根据地。蒋介石为了做好内战准备，迅速调兵遣将，依靠平绥、平汉、同蒲、津浦四条铁路运送大军北上。
津浦线是中国中东部地区的一条长达1000公里的铁路，呈南北走向连接天津至南京浦口的广大地区，若能控制这条铁路，则北面能威胁京津，南面能俯扼南京，其重要性不言而喻。
有此先例，国共双方自然也都知道津浦线在未来战争中的利害关系。当时的津浦线可以分成三段来看待：北段、中断、南段。我军控制了其中的北段，此时蒋介石也正在派遣顾祝同、李延年、李品仙等人率部进驻津浦路沿线，从刚刚投降的日伪军手中接管各城池，下一步则继续向北推进，以期打通津浦铁路全线，分割我解放区。
国共双方围绕津浦线的争夺已经无可避免了。国民党军计划以徐州为基地，逐渐向北打通津浦线。我军为了粉碎国民党军的这一企图，也计划在津浦线中段地区打一场阻击战，以阻止敌军的北进。
当时，陈毅正奉命前往华中，当他走到半路上时，又接到中央发来的电报，要他“取捷径直到山东”，接替即将开赴东北的罗荣桓的工作。在陈毅赶往山东途中，他途径津浦线时，亲眼看到一列列的火车满载着国民党士兵往北开去，当时就对部下说：”要不惜一切代价，把铁路拆了“。
当陈毅到达山东解放区首府临沂时，大批国民党军已经先他一步进入了解放区。此时我军在山东的部队十分有限，且部分队伍此前已奉命开往东北，留给陈毅指挥的只有山东八师三个团，新四军九旅三个团，湖西一个地方团，而前来增援的新四军五旅两个团，以及新四军二旅和十九旅正在路上还未赶到。
蒋介石正利用我军的这一不利态势继续源源不断地运兵北上，陈毅深知时间拖得越久就越对我军不利，尽管兵力不足，他仍下定决心直接攻击津浦路沿线的要点，尽快阻止国民党军的北进，避免我军陷于险境。
在山东军区第八师攻打邹县的同时，鲁中军区的部队也在对大汶口的敌军展开进攻，第二天天亮时，大汶口被第三师攻破，此外，我军还占领了一小段津浦铁路。我军对日伪军的攻击不断获胜后，与国民党正规军的战斗却十分艰难，但也仍不断取得胜利。
这一战役从10月18日开始到12月16日结束，历时两个月，我军共歼灭国民党军和伪军2万余人，受降日军近4000千人，相继俘虏了国民党第五十七军2000余人，暂编第1旅4000余人，还有新编第三十六师2000余人接受起义，这场战役以我军的胜利而结束。
通过此役，我军成功地控制了津浦铁路徐州、济南段沿线140余公里的地段，临枣线一段铁路20余公里，占领了鲁南津浦线和临枣线广大地区，挫败了国民党军北进打通津浦路、分割解放区的企图。
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