1947年5月，國民黨軍45萬大軍在顧祝同，湯恩伯的率領下向華東野戰軍殺來，在陳毅，粟裕的指揮下，全殲了號稱是國軍頭號主力部隊的整編74師，師長張靈甫中將也被擊斃。但是孟良崮戰役結束後，華野的處境變得十分危險。

華野全殲整編74師之後，蔣介石惱羞成怒，在國軍主力部隊進行了40多天的休整後，蔣介石集中了11個整編師32個旅共24萬的兵力，採取密集平推，步步為營的戰法，向沂蒙山區發動進攻。當時國民黨軍看到了張靈甫孤軍冒進的後果，都不敢再擅自行動，這讓華野很難下手。在這種情況下，粟裕根據軍委的指示，命令三個縱隊西出津浦線，兩個縱隊南下魯南，由他親自率領四個縱隊在內線牽制國軍主力。

華野外線兵團一路攻堅拔寨，捷報頻傳，讓蔣介石十分不安，於是又命令國民黨軍主力到外線增援，只留了四個整編師在魯中地區。粟裕果斷抓住機會，率領二縱，六縱，七縱，九縱還有渤海軍區三個團向駐守在山東南麻的整編11師發動進攻，意圖殲滅這支部隊。

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整編11師和整編74師一樣，這支部隊也是國軍五大主力之一，由原國民革命軍18軍改編而來的，戰鬥力十分強悍。師長鬍璉是張靈甫黃埔四期的同學，也是張靈甫的老鄉，但是胡璉比張靈甫更加狡猾。1946年，中野曾集中三個縱隊想要殲滅這支部隊，但是用了六天的時間才殲滅了整編11師的一個團，還付出了巨大的傷亡。

胡璉在得知華野想要進攻整編11師之後，立刻下令部隊堅壁清野，將附近村莊的百姓全部趕走，為掃清射界，胡璉將附近的房屋推倒，樹木砍倒，莊稼也全部焚燬。整編11師還在非常短的時間內修築了上千個碉堡，所有的工事都進行了多層加固。7月17日，在粟裕的指揮下，華野七縱和渤海軍區的三個團切斷了整編11師和整編25師，整編64師的聯絡，九縱，二縱，六縱分多路對南麻發動進攻。

整編11師是美械部隊，還是國軍五大主力之一，所以火力很強悍。國民黨軍每次都出動十幾架飛機對華野進攻的部隊進行轟炸，整編11師在坦克，飛機，大炮的掩護下向華野各部隊發動了多次進攻，但是都被打退。在戰役的關鍵時刻，南麻地區還下起了大雨，道路泥濘不堪，華野攻打整編11師碉堡需要的炸藥包也大都受潮，十個炸藥包有九個都不能用，武器彈藥還有糧食也都送不上來。

此次戰役距離整編74師被全殲沒多久，蔣介石懲處了很多的高階將領，所以此次國軍各部隊的增援十分迅速，黃百韜整編25師，黃國樑的整編64師，邱清泉的第五軍等部隊都向南麻趕來，黃百韜率先突破了華野的阻擊部隊。粟裕見南麻久攻不下，敵人各路援軍紛紛殺來，決定撤出戰鬥。

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南麻戰役華野殲敵9000餘人，華野的傷亡也不小，當時損失最大的是許世友的九縱，由山東縱隊第五支隊13團改編而來的73團是九縱主力部隊，這個團在此次戰役差點拼光，許世友氣得牙癢癢，發誓要將胡璉碎屍萬段。王必成的華野六縱傷亡也不小，戰後對六縱官兵說要讓胡璉的整編11師加倍奉還。