整编第74师师长张灵甫遵照汤恩伯的命令，于11日由垛庄经孟良崮西麓向坦埠以西的杨家寨、孤山华野之9纵阵地进攻。
5月11日晚，粟裕得到9纵的报告，并对这一情报高度重视。
稍后，华野的情报部门获悉了国民党军的作战部署，又立即报给粟裕。粟裕以敏锐的眼光发现，歼灭敌人一部的战机即将来临。随即便在司令部的作战地图前分析起敌情来。这时，司令部的其他同志都吃过晚饭了，但谁也不敢来劝粟裕副司令去吃。因陈老总有一明确规定：“粟总在地图前构思歼敌方案时，任何人不准打扰！”
在地图前，粟裕分析了情况，认为敌军是在向我发动全线进攻。其部署显然是以74师为主要突击力量；在两翼和后续兵团的掩护下，对我军实施中央突破。其目的是要打击在坦埠的华野指挥中枢，使我军陷于混乱和包围之中，便于其聚而歼之。
粟裕认为，敌军的行动恰恰给我军带来了有利的战机。在前一个月的作战中，顾祝同的战略是密集靠拢，行动谨慎，一打就缩，让我军很难捕捉。现在74师大胆突前，我军应以反突破来对付敌人的中央突破，就近迅速调集几个纵队的兵力，切断74师与其友邻部队的联系，彻底消灭74师。
74师能不能打？有没有把握将其全歼？这是需要周密考虑的。粟裕又作了一番分析：74师是蒋介石手中的王牌，它全副美械装备，经过美国军官训练，具有相当的指挥、战术、技术水平，是蒋介石嫡系中的精锐之师。把它歼灭了，将给敌人实力上、精神上予以最沉重的打击。74师是我军的死敌，解放战争以来，敌军对我华东的数次进攻，常常以74师打头阵，曾先后抢占我淮阴、涟水，我军亦多次寻歼该敌，均因未遇有利战机而未能得手。此次如能将该师歼灭，对我军指战员必是一个极大的鼓舞。
从兵力对比看，进攻鲁中山区的一线敌军在120公里的距离内，一字长蛇阵摆了8个整编师，多数部队距离74师只有一两天路程，25、83师靠得更近。我军有9个纵队，兵力不占优势，但是74师中央突破，进入我军主力集结的正面。我军不需要大的调整，即可局部形成五比一的绝对优势。74师虽然是强敌，但也有弱点。他们的重装备在山区受地形限制，不能发挥威力，原来强大的一面就相对削弱了。而且74师十分骄横，与其他部队矛盾很深，在我们围歼74师时只要坚决阻援，其他敌军不会奋力救援。
考虑成熟，粟裕顾不上吃饭，马上向陈毅汇报。他胸有成竹地说：“军长，敌整编74师已经形成孤军深入之势，我想以猛虎掏心的办法，从敌战斗队形中央入，切断74师与其友邻的联系，并将其干净、全部消灭掉！”
“要得，说说看。”陈毅显得很兴奋。
粟裕接着说：“对于这个设想，我主要有以下考虑：第一，74师是蒋介石的王牌，也是我军的死敌，打掉它，既给敌当头一棒，又使我军受到极大鼓舞；第二，我军现在态势极为有利，局部兵力可形成我敌五比一的绝对优势，只要缜密部署，完全能够歼灭该敌；第三，74师狂妄骄横，傲视一切，与其他蒋军矛盾甚多，其他敌军不会奋力援救；第四，孟良崮山区交通和地形不利于重装备行动，敌人由强变弱；第五，我军历来先打弱敌，这次先打位于中间的王牌，必会出其不意，攻其不备，大奏奇效。”
陈毅听后十分高兴，大声说：“好！我们就是要有从百万军中取上将首级的气概！”