了可靠保证。
与此同时，国民党统帅部在南京召开军事检讨会议，鉴于1948年上半年国民党军在作战中损失多达70余万人，丧失了洛阳、开封、四平、兖州、临汾等一批中等城市，蒋介石感到他的“分区防御”战略是失败的。主要原因是大小城镇都要分兵设防，无法集中兵力与共军作战。在进行战役时，一个军或一个师的机动兵力经常被共军几个纵队包围，救援不及而导致被歼。蒋介石决定修改战略，裁并“绥靖区”，扩编新的机动兵团，每个兵团配备少则五六个旅，多则十几个旅，具有独立作战的能力，使共军“吃不掉，啃不烂”。济南是国民党的山东省会，它与北平、天津、青岛、太原等大城市构成蒋介石支撑华北局面的重点。蒋介石意识到，共军要在中原与国民党军决战，就一定要先拔掉济南这个“钉子”。国民党军则必须死守济南，维持这个政治、军事、地理上都十分重要的据点。
1948年8月间，王耀武获悉华东野战军粟裕的主力已经由豫东返回鲁西南，他认为共军十有八九是冲着济南来的，迅速开始了备战行动。他请求蒋介石将苏北的整编83师空运济南，并向济南大量空运弹药、粮食，可供济南守军支持两个月。他命令各部增强工事，在千佛山脚下修筑飞机跑道，以防西郊机场失守后应急使用。将城北小清河水闸加宽加高，待共军攻击时开闸放水，将城北变成泛滥区，阻挡共军攻击。将城中居民百姓编为壮丁队、纠察队、担架队、输送队等，协助国民党军守城。
这时，王耀武掌握着正规军三个师九个旅，非正规军五个旅，加上特种兵和保安团队共11万人。这些兵力守一个济南城，不能算少。济南市区分为内城、外城和商埠三部分，构成基本防御地带。外围分为东、西两个守备区：73师师长曹振铎担任黄河铁桥至千佛山一线的东区防御，96军军长兼84师师长吴化文担任泺口镇至马鞍山一线的西区防御；对济南郊区制高点鹊山、白马山、茂岭山、燕翅山、四里山、千佛山、黄台山为重点设防。在市区沿商埠和外城挖掘宽深各六米的壕沟，为第一阵地；外城墙为第二阵地；内城墙为最后一道防线。城墙上修筑了子母堡和众多火力点，形成交叉火力，易守难攻。王耀武认为外围能坚守半个月，城区至少能坚持一个月。他与刘峙达成默契：如果共军进攻济南，王耀武负责坚守，刘峙指挥邱清泉、黄百韬、李弥三个兵团北上增援，以南北27万人的兵力夹击华东野战军，来一场决战。
华野曲阜会议开了五天。指挥员们认真研究济南的敌情，考虑可能出现的各种情况。粟裕设想了几种方案，与中央反复交换意见。毛泽东对济南战役可能出现的情况也作了多种估计。8月26日他致电粟裕，强调指出：“我们要求你们的是以一部分兵力真攻济南（不是佯攻，也不是只占飞机场）而集中最大兵力于阻援和打援。济南是否攻克，决定于时间。而取得时间则决定于是否能阻援与打援……因不真攻济南，则援敌必不来。攻城使用兵力太大，则打援又无力量。在此种形势下同意你的意见，第一阶段以足够攻占机场及吸引援敌之力量用于攻城，其余全部用于打援。依情况发展，如援敌进得慢，而攻城进展顺利，又有内应条件，则可考虑增加攻城兵力，先克城，后打援；如援敌进得快，则应以全力先打援，后攻城。”
毛泽东强调一定要真攻济南，华野指挥员们共同商定战役部署，将部队分为攻坚和阻援打援两大集团。攻坚集团由许世友、谭震林指挥，分为东、西两个集团：以三纵、十纵、鲁中南纵队、两广纵队、冀鲁豫军区部队组成西线集团，由十纵宋时轮司令员统一指挥，担任主攻济南任务；以九纵、渤海纵队和渤海军区部队组成东线集团，由九纵聂凤智司令员统一指挥，担任助攻。攻打济南的总兵力为14万人，占华野参战总兵力的44％。阻援集团由粟裕统一指挥，于运河以西的巨野、金乡、嘉祥和运河以东的邹县、滕县地区阻击北上国民党军。阻援的总兵力为18万人，占参战总兵力的56％。
9月1日，华野发布《攻济打援政治动员令》，提出响亮的口号：“打到济南府，活捉王耀武！”华东局在曲阜成立支前委员会，调集冀鲁豫、鲁中、胶东、渤海根据地的五十多万民工，出动数万辆小车、担架，为部队运送维持三个月作战的五千多万斤粮食以及弹药、柴草、蔬菜、麻袋等物资。这样大规模的支前工作，在山东解放区历史上是前所未有的。
战役开始前，情况又发生了变化：王耀武以飞机场为防御重点，集结了五个旅的兵力。华野以原来的兵力部署攻占机场有一定困难。是以西集团为主攻，还是改变计划以东集团为主攻，指挥员意见不一。9月11日，毛泽东指示许世友：“攻城部署应分两阶段，第一阶段集中优势兵力攻占西面飞机场，东面不要使用主力，此点甚为重要，并应迅即部署。第二阶段则依战况发展，将主力使用于最利发展之方向，如果东面利于发展，则应使用于东面。整个攻城指挥，由你们担负。全军指挥，由粟裕担负。”
8月下旬，南京国防部判断共军有攻打济南的迹象，命令王耀武加强济南防务，并指示徐州“剿总”在共军攻打济南时，派邱清泉、黄百韬、李弥三个兵团北上增援，与华东野战军决战。遵照南京方面指示，徐州“剿总”副总司令杜聿明飞到济南，与王耀武等商量协同作战的问题。王耀武认为：共军力量强大，要想守住济南，必须调74师或83师来增援，否则没有把握。杜聿明不以为然，说：“如若打起来，只要你们能守住十五天，我指挥的部队一定可以到达济南，为你们解围。”王耀武不相信，说：“增援部队必定受到共军截击，我看十五天绝对到不了济南，所以必须增加防守部队。否则济南守不住，增援部队再多，也无济于事。”王耀武的部下七嘴八舌，都要求增加守城部队，杜聿明遭到众人反对，感到大丢面子，很不高兴地离开济南。因为意见不合，徐州对向济南空运部队一直很不积极。
王耀武见援军迟迟不到，非常着急，15日亲自到南京向蒋介石告急。蒋介石答应王耀武的要求，调74师增援济南，同时指示王耀武：共军的战法是猛打猛冲，只要头几天稳得住，他们的攻势就会受到挫折。已经准备了强大的部队增援济南，如果共军一旦攻济，援军会迅速前进；待援军到达兖州时，济南方面要抽出两个师出击，以南北夹击打败共军。王耀武得了指示，稍觉定心，匆匆飞回济南。就在他回到济南的当天夜里，华野部队就在外围打响了。
1948年9月16日，正值阴历中秋节。月明星稀，秋高气爽。根据攻城指挥部的命令，进攻济南的战斗从午夜时分开始。华野西集团的主攻方向是济南机场，力求尽快切断济南与徐州的联系。王耀武接到郊外守军的告急电话，17日紧急命令总预备队第19旅向机场增援。这时，华野东集团也发起了猛烈进攻。指挥东集团的九纵司令员聂凤智虽然担负的是助攻任务，但他决心积极进攻，打开局面。在向师团下达作战命令时，他把“助攻”改成了“主攻”。师团指挥员纷纷打电话问是不是写错了？聂凤智坚定地说：“不错！”他向大家解释说：助攻不是佯攻，是真攻而不是假打。你能先攻进济南不是更好吗？东面攻得紧，对西线部队的攻击就更有利。＇1＇九纵25师经过一夜激烈战斗，连续攻克了东郊的茂岭山（今五顶茂岭山）、燕翅山两个国民党军重点守备制高点。
王耀武得知倚为屏障的茂岭山、燕翅山失守，大为震惊。一怒之下，命令将丢失茂岭山的朱营长枪毙。17日白天，他一面指挥向茂岭山、燕翅山反扑，又判断解放军主攻方向在东面，紧急调遣守卫机场的预备队增援城东，并将守卫机场的部队收缩至城西的商埠区。两天之内，王耀武把预备队调得东奔西跑，表现出兵力不足和捉襟见肘的窘迫。部下也是怨气十足，参谋长罗辛理被俘后说：“在外围作战上，我们处处都在顾虑机场的得失。假如我们根本没有援兵与粮弹来，把机场作为一个独立守备点也就算了，然而我们在部署上却要坚守这个不能守的地方，因此我们深感飞机场是个累赘，守它不但没有好处，反而成了我们的包袱。”他还说：“我们原来预计在济南外围至少能坚持七、八天，不料解放军战斗发展太快，茂岭山与燕翅山未怎样打，很快的被占领了。使得预备队过早投入战斗，从而牵制了整个兵力的布置，这是影响战局的主要关键。”
占领飞机场后，华野西集团迅速推进，使防守济南西区的国民党整编第96军吴化文部的阵地，完全孤立和暴露在解放军面前。在此之前，中共地下工作者早已打入吴化文内部，对其进行争取。吴一直犹豫不决，脚踏两只船。当解放军的炮火打到他的阵地上，他才感到已经没有退路。面对强大的军事压力，在解放军联络员的争取之下，吴化文于19日晚率部起义。
争取吴化文部起义，为济南战役打开了一个突破口。谭震林1948年10月9日给毛泽东的报告中指出：“吴部起义，我即攻入商埠，十纵机动攻入车站，迅速攻至普利门以北，造成了提早攻击外城的有利条件。使整个战役中各个阶段形成连续作战，陷敌无喘息机会，迫敌处在由吴部起义所引起的部署缺陷无法调整的恶劣条件下作战，这也是迅速解决济南的重要条件之一。”
当吴化文部起义的消息传到城里王耀武的司令部时，国民党军内部陷入慌乱之中。王耀武紧急向蒋介石和刘峙发报，请求突围。南京方面很快回电，要王耀武退守旧城，仿照去年陈明仁守四平的办法，死守济南。19日夜里吴化文