濟南是山東省的省會，位於津浦鐵路和吉焦鐵路的交匯處。國民黨軍第二綏靖區司令王，統率正規軍三個整編師九個旅，非正規軍五個保安旅，共十萬余人。他以濟南內城、外城、商埠為依托，形成基本防禦陣地，以東山、機場為屏障。蔣介石還擬定了壹個“作戰計劃”，派邱清泉、和黃從徐州北上增援。
鑒於這種情況，毛澤東認為攻打濟南將是“壹場硬仗”。他於8月12日致電粟裕等人，從豫東戰役的分析中作出判斷:如果解放軍真的打了濟南，徐州的三個團壹定會北上增援；但在“區兵團全軍覆沒，邱、黃兵團遭受重創”的情況下，很可能采取“謹慎集結，緩慢推進”的方式。他預言此役結局有三種可能:壹是“打壹場大殲滅戰”，即不僅攻克濟南，而且殲滅大部分援敵；第二，“打壹個大而不偉大的殲滅戰”，即既奪取濟南，又殲滅壹部分但非大部分援敵；第三，“濟南未被攻克，不易助敵，形成僵局，不得不另尋戰機。”他向華東野戰軍領導提出:“目前傾向於攻城、援敵分工合作，以達到攻克濟南、殲滅壹援敵的目的。”根據這個決定，華東野戰軍的具體部門是:山東兵團加壹個縱隊擔負攻城；在兗州、巨野以六七個縱隊“運(河)而成陣，築數道工事，隨時調兵東或西，以阻殲敵援。”28日，決定中原野戰軍在濟南徐州兵力不足的情況下，在運動中進攻並殲滅其壹部分，並使位於信陽、鄭州的、孫兩個團被迫移動，以配合濟南戰役。
9月11日，在給山東兵團司令員許的電報中，對經濟進攻和援敵作戰的目的和手段的聯系和區別作了明確的說明:“這次作戰的目的主要是奪取濟南，其次是殲滅壹部分援敵。但是從手段上，也就是從兵力部署上來說，濟南應該不會受到大部分兵力的攻擊。若以大量兵力攻濟南，以少量兵力助敵，則因兵力多而無法阻擋，不能消滅其壹，故不能獲得進攻經濟所必需的時間，進攻不成功。”他還解釋說，這種部署可以在情況變化時改變。比如，當援敵已經受阻，攻城需要更多兵力時，可以從援敵抽調兵力參與攻城；如果攻城不能在短時間內解決戰鬥，而援敵又大舉入侵，除非殲滅援敵，否則攻城無法繼續，就要從攻城兵團中抽調壹個或半個部隊加入救援。他還指出:圍攻部署應分兩個階段:第壹階段，中優勢兵力攻占西部機場，東部不動用主力；在第二階段，根據戰爭形勢的發展，主力應該用在最有利於發展的方向上。如果東部有利於發展，就應該用在東部。同時指出:“整個戰役應在壹月左右完成，但必須準備二至三個月，以準備應付最困難的情況，而這應是壹切部署和工作的主要出發點。”(1)還規定整個攻城指揮由妳承擔。整個軍隊的指揮權，由蘇羽承擔。
這樣，毛澤東完成了濟南戰役從戰略規劃到戰役部署各個方面的基本決策。
華東野戰軍遵照毛澤東和軍委的指示，經過周密的偵察和準備，於9月16日發起了濟南戰役。僅戰鬥8天，就殲滅國民黨守軍10萬余人(其中96軍軍長吳率2萬余人在戰場上造反)，攻克濟南城。從徐州北移的邱清泉兵團第壹團，因怕被消滅，留在成武、定陶壹帶。在其他兩個團集結到徐州之前，濟南已經被釋放了。蔣介石的增援計劃胎死腹中。
攻克濟南在國民黨統治集團內部和國際輿論中引起了極大的震動。杜評論說:“可以說，蔣介石的‘重點防禦’計劃已被打破”，因為濟南守軍已被殲滅。美聯社9月26日評論說:“從現在開始，* * *生產黨想去哪就去哪，想攻擊哪座城市就攻擊哪座城市，沒有什麽能阻止它。”日本《朝日新聞》當天評論說:“中國內戰進入了壹個非常重要的新階段。”濟南戰役的勝利給了解放區軍民極大的鼓舞，解放區黨政軍領導機關紛紛來電祝賀，稱解放濟南“創造了中國人民解放軍進攻解放大城市的新紀錄”，“更全面地整合了華北、華東解放區”，表示要加緊作戰，“爭取新的勝利”。
毛澤東和他的戰友們高度評價了濟南戰役勝利的意義，指出:“勝利的影響震動了蔣介石反動軍隊的內部。這是革命戰爭發展兩年多來，對敵人最嚴重的打擊之壹。”"華東和中原的徹底解放已經更加迫近."攻克濟南“證明了人民解放軍的強大進攻能力是國民黨軍隊所不能抵抗的，任何壹個國民黨城市都不能抵抗人民解放軍的進攻”。就連“北平、天津、沈陽三分”也不例外。
他們還從濟南戰役的勝利中總結出解決國民黨重兵集團的兩條經驗:壹是“攻經濟困”的戰術；二是爭取國民黨軍隊舉行戰場起義。正如朱德所說，“我們不能低估吳起義，它對奠定濟南的堅實基礎起了相當大的作用。在未來的行動中，需要這樣的起義。”
濟南戰役是毛澤東和中央軍委把秋季攻勢引向戰略決戰的起點。周恩來後來說:“三大戰役的序幕是濟南戰役。”