事实上，在解放军主力纵队北上不久，王耀武即发觉了有大股共军北移的迹象，并不待南京指示，火速往回收缩。遇到这种情形，二流的将领必然会慌了阵脚，或蛮干，或盘桓。但粟裕绝非等闲之辈，他不露声色，命令各纵队继续按原计划秘密集结部署。曾经的抗日名将王耀武，如果南京的蒋委员长不予施压，他大概会大踏步撤回至胶济线，但此时的王耀武在自己的判断和南京的命令二者间徘徊，时而缩，时而伸。这种摇摆不定，加上莱芜四周的低山丘陵地貌，给了解放军很大的时空间隙，王耀武的伸缩更有利于解放军充分利用这些空隙，而当王最终确信自己可能陷入包围，并下令全线后撤时，一切为时已晚。1947年2月20日，莱芜战役开始打响，至23日下午，北线李仙洲集团被全歼，李仙洲也被生俘。
莱芜战役，王耀武遭遇惨败，但其在此战中的表现仍可圈可点。陈毅提出一个大胆的计划，放弃临沂，诱使李仙洲冒进。王耀武发现李仙洲轻松拿下临沂，对解放军意图产生了怀疑，他立即感到李仙洲军团有危险，马上下令军队开始撤退。这就是王耀武比蒋介石、陈诚高明的地方。他判断对了，实际上，当他的军队开始撤退的时候，中共方面的将领也急了，纷纷要求出战。但是陈毅、粟裕不是寻淮洲，他们不会急于冲锋。陈毅下令不许动，而且很有预见性地说了：就算王耀武不打，蒋介石和陈诚肯定要打，他们会把大餐送回来的。他们的判断果然没错。陈诚发现李仙洲军团在后退，又发现华野架设的浮桥，立即认定陈毅部要北渡黄河。他一面斥令王耀武不准后缩，一面又直接命令北路前敌总指挥李仙洲，要他确保新泰、莱芜阵地，堵住胶济路一线。这样，仅仅过了一天，李仙洲又被陈诚送回了陈毅、粟裕的嘴边。此后，陈毅、粟裕巧妙设围，将李仙洲困在莱芜，李仙洲部下整四十六师师长韩练成是中共布置的内线，临阵突然失踪，加剧了其军队的指挥混乱，终于被粟裕的华野包了饺子，全军覆没。这一番折腾，王耀武手下几乎没兵了，只剩下济南城。接下来就看解放军到处冲杀，各处的保安团纷纷被歼，王耀武也无可奈何，一年来辛辛苦苦打开的局面全部泡汤。
