張靈甫口出豪言，說74師要在孟良崮為歷史寫上濃重的一筆。蔣介石接到張靈甫決定上孟良崮吸引共軍主力的電報，又驚又喜，當即命令顧祝同、湯恩伯全力配合張靈甫。華野主力縮小包圍圈，向張靈甫發起攻擊，沈振新也率軍來到孟良崮下，參加對張靈甫的圍攻。蔣介石再次親臨徐州，部署這場大戰。有他來督戰，湯恩伯、李天霞都不敢耍花招，只得打起精神投入戰斗。時逢夏日，烈日當空，山上缺水，張靈甫的部隊苦不堪言。沈振新用上了司馬懿取街亭的計策，派石東根的特務營去奪取孟良崮山上的水源，一下子抓住了攻打孟良崮的要害。是夜，石東根帶領敢死隊奪取了山上的水源，還抓獲了幾個俘虜。顧祝同的大軍全線壓上，形成包圍與反包圍的態勢。黃伯韜和李天霞在蔣介石的壓力下，也拼命進攻，想與張靈甫匯合。張靈甫則與沈振新打得難解難分。