拿下潍坊之后，新二军立刻沿胶济线西进，迅速向淄博逼近。
在津浦线方向，十二集团军沿着八路军开辟的通道迅速北上，于五月二十四日占领兖州和曲阜，并于五月二十七日下午到达了泰安以南十五公里处。
新四军苏鲁豫野战军也乘机攻克了菏泽、并包围了济宁。
日军华北方面军情知摆在泰安和淄博的近三万部队，如果在原地坚守等于是送死，而且山东六万多日军来自国内的补给已经完全中断，目前只能从平津获得所需要的补给，但平津也只能依靠从本土或朝鲜冒险用船送来的有限物资，并没有太多的数量可以补充到山东。
于是日军华北方面军立刻向山东日军第十二军下达了向济南收缩防守的命令。
五月二十七日夜间，住淄博和泰安的日军突然弃城向济南方向紧急撤退。
由于日军严密封锁了通往中国军队方向的道路，并且四战区情报处和军统在淄博和泰安没有潜伏电台，所以七战区在第二天的凌晨四点才收到了情报人员冒死通过封锁线送来的日军已经放弃泰安的情报。
这时再想追赶日军已经来不及了。廖广泽只好命令前方警戒部队迅速出击，好歹算围住并消灭了日军的七百多掩护部队。
为此廖广泽很是懊悔，如果下午命令部队连夜向泰安突击，一个多旅团的日军就跑不掉了。
不过谁又能算到日军会逃得这么快呢？再说进攻兵力没有布置完毕，也不可能在黑夜贴日军太近。
所以除了廖广泽自责之外，别的人并没有认为他有失当之处。
二十八日早上，七战区进驻了泰安和淄博，廖广泽马上命令新二军、六十五军从东面和南面向济南进行装甲和摩托化突击，并命四航司对济南城外实施轰炸，尽力不给济南日军留下构筑外围防御工事的充足机会。
泰安和淄博距济南的公路距离分别是九十公里和一百二十公里，沿途多处道路桥梁已被日军破坏或在之前被四航司炸毁，所以新二军和六十五军一边抢修道路一边开进，速度想快也快不起来，最后只能以轻装步兵在空军的掩护下徒步急行军，终于在三十日中午和下午分别从南和东两个方向逼近了济南。
得到前方部队日军在济南外围还没有来得及构筑大量反坦克工事时，廖广泽这才放下了心，命令前锋部队稳步推近，暂不要对济南实施包围。
三十一日凌晨三点三十分，四战区空降旅在潜伏人员的信号引导下，对济南北郊的洛口黄河铁路大桥实施了夜间空降。
洛口黄河铁路大桥是济南通往平津的咽喉，济南日军的补给和期待的增员只能由此通过，所以不到万不得已时，日军是不会炸毁这座重要桥梁的。
反过来，第七战区如果完好夺取了黄河大桥，以后再向德州和天津推进就没有大的障碍了。
廖广泽命令部队暂不要包围济南，就是想拖延日军下决心对大桥实施破坏。打仗这种事并非冲锋陷阵就行，方方面面、前前后后的很多环节必须环环相扣。
日军在黄河大桥上没有预先安放炸药，大桥两头也只有各一个相当于中队级别的守备队守护，装备并不很强，主要是依靠几个碉堡和炮楼据守。
这种砖砌的碉堡和炮楼防御手榴弹和重机枪还可以，却无法抵挡住伞兵携带的火箭筒的攻击，因此一千二百名伞兵没费太大的周折就消灭了三百多日军、并完全控制了大桥的两端。
其后的战斗主要是发生在大桥的南端。
济南日军在得到了黄河大桥被中国伞兵袭占的消息后，很快就派出了一个大队的兵力赶往大桥南端，试图重新夺回大桥。
根据日军的分布情况，空降旅把防守日军反扑的重点也放在了桥南，在桥南一公里处部署了八百兵力。
以八百装备精良的伞兵对付日军一个千人兵力的大队的进攻，这个仗打起来并不吃力。空降旅在半个小时内就连续击退了日军的两次进攻，毙伤日军至少三百多名。
日军这才察觉到了自己投入的兵力和火力不够，于是又向桥南增派了一个大队的兵力和四门野炮。
不过调动部队和大炮是需要时间的，日军增员部队到达之后还没来得及展开，天色就已经变得大亮，几分钟之后，四航司的十余架战斗机和攻击机便赶来了，对着地面一通狂轰滥炸，一千多的日军就报销了将近一半，彻底的粉碎了日军夺回大桥的企图。
由于两个方向的装甲和摩托化部队在后半夜都已经逼近了济南，廖广泽便于早上七点三十分下达了对济南展开包围的命令。
新二军和六十五军立刻展开分路突击，经过一系列规模不大的战斗之后，于上午十点一刻完成了对济南的包围。
根据情报，日军现在在济南共有日军一个半师团和两个独立旅团、两个独立炮兵联队、一个只有三十余辆战车的独立战车旅团、一个骑兵联队、一个伪军师，含上乱七八糟的守备部队、别动队、特务队，兵力总数约为七万二千余名。
由于中国军队进展迅速和四航司的频繁袭扰，日军还没有来得及在济南外围建立完整的防御体系，只是把由泰安和淄博撤回来的两个旅团以及一个伪军师布置在了外围的商埠和一些制高点，其余部队则部署在了外城和内城的纵深阵地，并以战车联队、骑兵联队和三个步兵大队为机动兵力。
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