日军111师团分三路由南向北气势汹汹进入沂蒙山区。左路由村上正路旅团长率领一支野战联队，一支炮兵大队，沿着龟蒙山西麓向蒙阴县八路军根据地进犯。右路由小泉六一旅团长率领一支野战联队，一支工兵联队，由孟良崮山区东麓向北攻击。师团长花谷正率领师团主力，由龟蒙山和孟良崮之间的结合部向北进犯。
中路日军包括两支野战联队，一支重炮大队、一支战车大队，总兵力8千人为主攻方向。日军进攻的消息很快反馈到独立纵队司令部，面对日军气势汹汹的进攻，纵队司令部的气氛十分紧张。去年日军对根据地残酷的扫荡，也没有出动这么多兵力。沂蒙山根据地第一次面临日军重兵我围剿，形势岌岌可危。
“肖司令，部队刚刚完成整编，协同作战能力有问题，我建议先打右路之敌，这样把握大一些。”吕正操建议。“目前形势已经发生变化，我们如何在短时间内粉碎日军的扫荡，有力配合粟裕兵团作战迫在眉睫。我们的任务不仅仅是粉碎日军的扫荡，更重要的是如何控制山东半岛的中间地带，切断半岛日军东西的联络是重中之重。”
“我们的任务是主动出击，目的是占领山东半岛中部的真空地带，因此我们必须粉碎日军111师的进攻。日军如果集中一路，我们只能采用正面阻截方式。日军太骄狂根本没有把我们放在眼里，居然并分三路进犯，老虎不发威，真把我们当病猫了。你们看日军沿着龟蒙山、孟良崮东西两翼策应，意图中间快速突破。”
“日军目的非常明显，就是逼我们离开根据地到外线作战。北路日军、东路日军的任务就是堵截，目的是让我们化整为零，然后各个歼灭。日军是在用老眼光看待我们，这说明我们大规模换装的情况日军不清楚。因此我们必须抓住日军轻敌、麻痹的思想，给予致命一击。日军并分三路意在保持密切联系。可是日军忘了这是在山区，兵力机动作战能力受到地形地貌的制约。”
“我决定集中优势兵力，吃掉中路日军主力。龟蒙山和孟良崮的绝佳地形，为我们伏击战创造了条件。让民兵伪装成主力，实施节节阻击，诱敌深入。我决定设伏地点就选择在龟蒙山和孟良崮的结合地带——藤村。”肖克手指藤村果断下了决心。很快围绕藤春伏击作战开始军事部署。
山间公路上，两辆装甲战车沿着公路前行，日军先头部队大约一个大队兵力跟随在后面。这条公路是位于龟蒙山和孟良崮的结合部，是费县通往蒙阴县的唯一通道。日军装甲战车正在大摇大摆行驶，突然传来一声爆炸，烟雾浓烈包裹了第一辆装甲车。日军部队停止前进，浓烟散去装甲车居然毫发无损。
由于土造的地雷爆炸威力太小，对于日军士兵能产生致命威胁，但对于日军装甲车如同挠痒痒。这时右侧的山上响起密集的枪声，身穿灰色军装的八路军士兵，显露出身影，密集的弹雨射向日军。日军是野战师团，很快判断出敌军的火力太弱，日军前锋部队指挥官，立即命令发动攻击。两个小时后八路军溃败，日军士兵攻占了八路军阵地。
日军师团长花谷正接到先头部队报告，似乎有些不以为然的道：“八路军利用小股部队阻击，说明其主力部队正在向北或着东部地区流窜，这是他们的惯有战术。几年来山东八路军在我严密封锁下，武器弹药无法补给，只能采用游击作战，他们根本不敢集中兵力正规作战，我们没有必要担心。”“将军阁下，两翼部队报告，同样遭到八路军小股部队阻截。八路军不敢与我正面作战，说明他们没有能力阻挡进攻，只能延缓我进攻速度。”
“命令前锋部队，加快推进速度，5天后占领蒙阴县。”日军后续部队浩浩荡荡，犹如无人之境。两天后花谷正的师团指挥部到达藤村，距离八路军核心越来越近，一直没有遭到八路军大规模阻击。花谷正即便轻视对手，但严格按照军事操典，向两翼派出了搜索部队，防止八路军由两翼发动袭击。
龟蒙山东麓出现一个中队的日军搜索部队，此时第2师某营也出现在这里。肖克严令，在合围没有形成之前不许暴露目标。这支新整编的营级部队，前身是一支县大队。突然遭遇日军按理说应该迅速隐蔽，可是该营长由于紧张慌乱，竟然下令发动攻击。战斗很快爆发。以前即便面对日军一支小队，由于武器装备的悬殊，他们只能采用袭击方式占点便宜。
时下鸟枪换炮，官兵都憋着一股劲儿，自然没有把这一队鬼子放在眼里。打击火力如此猛烈，日军抵抗了十多分钟便死伤惨重。日军中队长发现对面的八路军头戴钢盔，身着江南八路军的服装，而且打击火力十分猛烈，以为江南的八路军到了江西，吓得急忙逃跑。日军在逃跑过程中，兵马又折了一多半，仅有十几人成功逃脱。
消息很快传到藤村日军师团部，师团长花谷正闻听顿时目瞪口呆。“东侧出现了江南八路军部队，这怎么可能？搜索部队是不是谎报军情？”参谋长惊愕。花谷正曾率部在九江参加过攻坚作战，对于江西八路军的战斗力和武器装备十分熟悉。他稍微冷静了一会儿道：“目前敌军已经具备大规模空投能力，根据地的