陈毅、粟裕命令5个纵队对第七十四师发起了总攻，同时严令各阻击部队坚决挡住援敌。
黄伯韬的第二十五师在"围歼陈粟共军主力"的国民党军队中战斗力是相对较强的。黄伯韬凭借武器之利，不断进攻，到14日上午已将战线推到了黄崖山、狼虎山一线，距孟良崮6公里，两地隔一段开阔地带可以相望。在得悉其他增援部队均受到强力抵抗不能按计划到达指定位置后，黄伯韬的第二十五师"救张"成为新的战斗目标。黄崖山是第二十五师通往孟良崮的关隘。可以说，谁占有了黄崖山，谁就把握了第七十四师的生死。担任阻援任务之一的华东野战军第六纵队十六师，受命昼夜行军夺取黄崖山。第四十八团作为前锋部队，克服疲累、饥饿之苦，一边行军，一边睡觉，终于在15日的拂晓抢先赶到了黄崖山主峰的山脚下。
与此同时，黄伯韬第二十五师的先遣部队也开到了西面山脚下。胜败就在毫厘之间。"冲！"第四十八团九连连长翟祖光毫不犹豫地带人从东坡攀援而上，抢占了制高点。黄崖山主峰因此控制在了第四十八团手里。国民党其余部队则相继占据了黄崖山附近的猛虎山、万泉山等要点，尽管黄伯韬随后连续出动营、团级的集团冲锋，但地形上的劣势使他的一切努力都化作了徒劳。
急盼救兵的张灵甫望眼欲穿，身负救人于水火使命的第二十五师在解放军阻援部队的封堵下，就是难以越雷池半步。焦躁的黄伯韬拿着望远镜看看前边战场，气得踱来踱去。
张灵甫在第七十四师败局已定、决定自杀前，以无线电电告南京，痛诉友军见死不救，尤其是指责李天霞、黄伯韬不积极解围，致使第七十四师覆没。导致揪心之痛的蒋介石在战后决心杀黄伯韬、李天霞，以慰张灵甫哀怨亡灵，但在南京召开的华东战场军事检讨会议上，达成了这样一个软绵绵的结果：第一兵团司令汤恩伯撤职留任；第二十五师师长黄伯韬撤职留任；第八十三师师长李天霞撤职下狱。
