证主力获得足够的休整时间，刘伯承急令2纵6旅和3纵8旅赶赴荷泽以南沙土集地区，协同冀鲁豫军区部队实施运动防御。没等6、8旅到达，东线****又奉薛岳的命令又开始进攻了，5军由姑庵、黄店集向荷泽以东前进，整11师则从定陶出发直取荷泽城。两部在前进的过程中遇到了****冀鲁豫军区部队的顽强阻击。****在炮兵炽盛火力支援下，第一线步兵勇猛突击，****抵挡不住，节节后退。17日，5军45师攻占了三合寨、苗古店，该师所属134团在孟垓附近截获****储粮10多万斤，96师攻下陈集，整11师进克游集。18日，****6旅投入战斗，在张堂与整11师接触。19日，整11师击退6旅，进占李楼、杜楼、佃屯户、子母树；45师亦攻占万福集。20日拂晓开始，邱清泉指挥整11师和5军发动总攻。6、8旅及冀鲁豫军区部队依据既设阵地节节抗击，战到中午，整11师攻入荷泽，6旅遂向西北方向撤退。****乘胜追击，当天整11师又攻占城北的东阳庄、杜庄、双河集，45师占领黄镇集、96师击退8旅攻下沙土集。21、22日，整11师扫荡荷泽城西。6旅在黄堤口、张楼、王本庄等地与之激战两日后，向郓城方向退去。在攻克荷泽消息的鼓舞下，在荷泽附近作战的其余各部也发动进攻。21日，郑州绥靖公署指挥之整41师攻陷东明。驻鱼台的新21旅亦奉命于是日向金乡进攻，22日进克金乡，俘****地方武装数十人。
****攻占荷泽、金乡后，南京方面以为****刘伯承部遭到重大损失。为求歼灭在冀鲁豫地区作战的****，****参谋总长陈诚于9月23日下达命令：以5军集结黄镇集、三合寨、新集地区，整11师集结荷泽，由邱清泉统一指挥，先向嘉祥、巨野进攻，再向郓城攻击。但是，薛岳知道，这道命令有些操之过急，因为5军和整11师在鲁西南泥泞的道路上经过20多天的行军和作战，已疲惫不堪，现军中霍乱流行，部队减员相当严重，仅整11师52团就有60多人病死，如果立即发动进攻，****凶多吉少。有鉴于此，他命令5军和整11师就地休整，30日再向嘉祥、巨野前进。不过，薛岳的谨慎并没有影响蒋介石和陈诚对战局的判断。他们仍极其乐观，一再催促薛岳立即开始行动。薛岳无奈，只得命令整11师和5军提前两天结束休整，开始向巨野推进。而此时，他的对手刘伯承正在巨野附近布置天罗地网迎击他们呢。
整3师被歼给****方面造成了很大的错觉。******认为，晋冀鲁野战军既然能歼灭整3师主力，部队战斗力一定相当强。若能再歼灭5军或整11师，打掉****的一大主力，将对战局产生重大影响。于是，他于9月19日电询刘伯承：“你们认为以打何部为适宜？我军与5军、11师接触试打如何？”这时，刘伯承看到，5军和整11师在前一阶段作战中行动谨慎，每天仅推进七八里，以为****的头等主力也不过尔尔，便于次日回电******：“敌5军、18军（即整11师）此次前进甚为稳重，搜索面很大，遇我小部阻击，即炮轰很久，然后以一个连、一个营或一个团前进，多为我小部反突击击退。其攻击力弱，其战斗力似尚不及3师之20旅。惟火力很强，不敢肉搏，夜间即停止前进。该两军战斗力可能较强，尚未试探出来……仍按现有态势，争取先消灭5军或18军一个师，但要看敌攻占荷泽后的变化才能确定。”25日，刘伯承再次致电****中央，进一步报告了作战计划：“我拟于一星期内攻夺金乡、鱼台、单县等城，消灭蒋军第18旅及整编88师各1个团及一部土顽，以调动其第5军及整编第11师于野战中而歼灭其一部。”此时，正值****华中根据地的首府淮阴失守之际，****亟需一场重大胜利来扭转南线战局，而刘伯承20日的电报又使****中央错误估计了双方战斗力的对比，所以，******很快同意了刘伯承的计划。但就在此时，刘伯承从情报部门得知薛岳已令5军和整11师向嘉祥、巨野进攻，遂改变原来作战计划，决定以一部阻击5军，而集中主力就地攻歼整11师。27日，****2纵5旅奉命进入龙堌集布防。到达后，该旅旅长雷绍康和政委寇庆延亲自勘察地形并现场指导部队依托龙堌集周围村庄，修筑了大量工事，并加筑了低堡。这些工事和低堡隐蔽性很强，并能抗御猛烈的炮火轰击。此外，****在各村寨周围挖了许多壕沟。当时秋雨连绵，大量雨水流进壕沟，沟内水深及腰，成了一道道重要屏障。经过两天努力，****在观音集到龙堌集地区形成了多层次、大纵深的防御体系：以龙堌集以西之常楼、安油房、左庄、观音集一线为第一道防线，由14团守备；15团防守骈楼、管庄、龙堌集一线之主要防线；13团作为预备队，在龙堌集以东待机