抗日戰爭末期，八路軍山東軍區部隊在統一部署下，向全區的日偽軍展開的進攻作戰。1945年8月10日，日本政府發出乞降照會。遵照中共中央指示和中國解放區抗日軍總司令朱德發佈的大反攻命令，中共中央山東分局和山東軍區號召全區軍民緊急動員起來，向敵占城鎮進軍。山東軍區司令部於8月11日發佈向大城市進軍命令，並將全區部隊大部編成野戰兵團。山東各地由10萬餘名民兵組成數十個“子弟兵團”，開赴前線配合主力作戰，同時動員10萬餘民工，支援前線。8月16日，山東軍區司令員兼政政治委員羅榮桓、副政治委員黎玉、政治部主任蕭華指揮所屬部隊，兵分5路，向敵占城鎮和交通要道展開反攻。
以魯中軍區部隊組成的第1路軍，在該軍區司令員王建安、政治委員羅舜初率領下，向濟南及膠濟鐵路西段、津浦鐵路濟南至兗州段沿線的日偽軍進攻。至8月底，先後解放臨朐、萊蕪、益都、博山、淄川、章丘、周村、新泰等城鎮，切斷瞭膠濟鐵路西段，從東南方向逼近濟南市。
以濱海軍區部隊組成的第2路軍，在該軍區司令員陳士榘、政治委員唐亮率領下，分南北兩線作戰：南線向隴海鐵路東段沿線的日偽軍進攻，8月21日解放贛榆、青口，切斷隴海鐵路東段，逼近海州、連雲港；北線向膠濟鐵路東段沿線的日偽軍進攻，8月19日解放膠縣，切斷膠濟鐵路東段，保障瞭向青島進軍的第3路軍的翼側安全。
以膠東軍區部隊組成的第3路軍，在該軍區司令員許世友、政治委員林浩率領下，向膠濟鐵路東段沿線、膠東半島沿海各城鎮的日偽軍進攻，至8月26日解放牟平、威海衛、福山、石島、龍口、招遠、萊陽、黃縣、蓬萊、煙臺、即墨等城鎮，突破嶗山防線，攻占流亭機場，逼近青島市。
以渤海軍區部隊組成的第4路軍，在該軍區司令員楊國夫、政治委員景曉村率領下，向津浦鐵路濟南至滄州和膠濟鐵路西段沿線的日偽軍進攻，至8月底解放壽光、臨邑、桓臺、廣饒、博興、高苑、昌邑、長山、鄒平、青城、陽信、吳橋、臨淄等城鎮，切斷膠濟鐵路中段，與第1路軍會合，從東北方向逼近濟南市。
以魯南軍區部隊組成的第5路軍，在該軍區司令員張光中、政治委員王麓水率領下，向徐州東北外圍地區及津浦鐵路徐州至兗州段沿線的日偽軍進攻，至8月下旬解放泗水、曲阜及臺兒莊、官莊火車站，切斷津浦鐵路，攻占九裡山，直逼徐州市。
山東抗日根據地大反攻
八路軍山東軍區部隊解放臨沂
正當5路大軍相互配合作戰，取得重大勝利之際，日偽軍於8月底～9月中旬向解放區進犯。先後奪占即墨、益都、淄川、周村、王舍人莊、膠縣和博山等城鎮。9月初，山東軍區根據中共中央和中央軍委的指示，為粉碎國民黨搶占大城市和交通幹線的企圖，修改瞭作戰計劃，調整瞭反攻作戰部署，以一部兵力加緊襲擊津浦鐵路滄州至徐州段、膠濟鐵路、隴海鐵路徐州至連雲港段的日偽軍，破壞其運輸線；另一部兵力進攻殘存於解放區城鎮的日偽軍。戰至月底，先後解放諸城、日照、嶧縣（今棗莊市嶧城）、臨沂、平度、惠民、濟陽、齊東、鹽山、寧津、無棣、商河等城鎮，殲滅瞭守敵。
山東軍區部隊經過一個多月的反攻作戰，殲滅日偽軍6萬餘人，解放瞭除鐵路沿線以外的大片國土。