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，根据地的八路军获得江西的武器装备也不是不可能。”
“一个营的八路军部队，在一个小时之内，几乎消灭了一个中队，因此我们必须加以警惕。命令前锋部队停止前进，迅速回撤。命令两翼部队停止前进，派出搜索部队，密切关注两翼是否有敌军大部队活动。此外，命令后续部队停止前进，原地待命。”狡猾的花谷正下达了一个正确命令，日军有了高度警觉。
部队正在两翼展开，日军按照计划正在缓慢进入伏击圈，结果一场小小的遭遇战暴露了目标。司令部内：吕正操大发雷霆，要处理哪位营长。肖克道：“吕兄，稍安勿躁，责任应该在我们身上。尤其是我********想着如何伏击日军，没有想到我们的部队刚刚完成整编，而且是第一次大规模协同作战，经验缺乏在所难免。”
“欧阳总参谋长说，细节决定成败，的确如此。”“肖兄，只是一场遭遇战，难到鬼子能判断出我们的实力！”“111师团曾在江西与我们作战过，日军师团长花谷正非常狡猾。当年参与进攻的日军师团，111师团损失最少。它与我们作战向来小心，其狂妄也是针对不同的对手，我估计他已经采取对策！”“报告，日军前锋部队停止前进后撤，两翼日军也停止前进。”
肖克道：“接下来花谷正肯定命令两翼搜索部队，加大搜索范围，我们的意图很快就会暴露！”“部队已经展开怎么办？”吕正操焦急道。“箭已经在弦上不得不发，命令1师、2师以团为单位，自由发动攻击，只能打一场击溃战。命令炮兵团炮击日军先头部队，让我们的炮兵团先热热身。”
公路上，日军先锋部队慢吞吞向后撤退，几十辆装甲车在后面压阵，突然一发炮弹在公路上炸响，日军士兵反应迅速向公路两侧躲避。几发炮弹是试射，接着密集的炮火铺天盖地砸向公路。伴随猛烈的爆炸，日军的装甲车遭殃了。装甲车是不可能离开公路，只能开足马力逃跑。一辆装甲车被一发炮弹命中，装甲车的防护装甲如同铁皮盒子，可想而知是什么样子。
爆炸的硝烟过后，只见日军装甲车上部被炸的稀烂，并横在公路上。后面的装甲车立即把瘫痪的车辆推到路旁，继续逃窜。10分钟过后，日军逃离炮火覆盖区，损失了三辆装甲车。日军士兵损失不大，但如此恐怖的炮击，日军士兵根本不敢停留，而是快速的向后撤退。日军指挥官判断出，如此猛烈的炮击，敌军至少有一支炮兵团。
这一惊非同小可，八路军根据地充其量只有迫击炮，一直炮兵团居出现在前方，以为什么不言而喻。情况很快报告了藤村师团部。
花谷正接到前锋部队遭到炮击的消息，没有显露出吃惊的表情，而是庆幸躲过一劫。他不敢怠慢立即下令全线撤退，日军的撤退行动很快，师团部刚撤出藤村，两翼便出现了八路军部队。日军的警卫部队立即出动，激烈的战斗开始上演。