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6月3日，接中共中央軍委電報，要求晉冀魯豫野戰軍主力積極準備，於6月底突破黃河防線，挺進中原的命令後。當日，野戰軍政治部即為準備戰略反攻發出《目前形勢與任務的報告大綱》，5日，野戰軍頒布《敵前渡河戰術指導》。鄧小平冒著酷暑親自深入各縱隊進行臨戰前政治動員。全軍舉行規模空前的評功、記功、賀功運動和群眾性練兵運動。在後勤上，各軍工單位日以繼夜地加緊生產，達到月產炮彈46000發、步槍子彈10萬餘發的增產速度。為把數以百噸的軍用物資按時趕運到黃河前線，全區動員8萬多民兵和民工，加上後來參加臨時運輸的人員，整個運輸大軍愈100萬人。突破黃河天險的另一項很重要準備工作，就是修造船隻和征集水手，早在2月7日就成立以王化雲為司令員的黃河河防指揮部，負責南北交通和河防安全，先後在高固（北壩頭）、李橋、張莊、林樓、孫口、魏山、齊河等處設立7個航運大隊，每隊五六百人，20至30隻船。每個大隊編成4至6個中隊（連）。3月15日，當黃河花園口的堵口工程合攏黃河水返歸故道後，晉冀魯豫軍區黨委和冀魯豫行署立即命令王化雲負責設廠造船，先後在濮陽縣、濮縣、範縣、昆吾建四大造船廠，沿黃河各縣征招了水兵2000多名，進行帆船駕駛和水上射擊的演練。在各項準備工作基本就緒之後，劉鄧於6月20日發布《晉冀魯豫野戰軍魯西南戰役基本命令》。22日夜，劉伯承向全軍作了出發南進的動員報告。23日，劉鄧大軍隱蔽而神速地由安陽地區向魯西南方向的黃河進發。臨行前，邊區人民政府主席楊秀峰等前來為大軍送行，他問劉鄧：“你們什麼時候回來呀?”劉伯承堅定地回答：“隻有前進，沒有後退了。”時值酷暑，驕陽似火，指戰員們冒著高溫，不顧疲勞，日夜兼程，以7天的急行軍，穿越冀魯豫三省邊界，進至黃河岸邊。與此同時，豫皖蘇軍區和豫北的部隊也按照劉鄧的統一部署，對平漢線、道清線和豫東蔣軍發動了攻勢，從黃河南北威脅蔣軍指揮中心開封、鄭州，使其造成錯覺，以致當劉鄧統率12萬餘大軍南下進抵黃河岸邊時，河南麵蔣軍還蒙在鼓裏。
當時，蔣軍主力仍在山東和陝北進行重點進攻，在魯西南及其附近地區均采取防禦態勢，妄圖以黃河天險代替40萬大軍。從開封至東阿之500裏河防線，僅有第四綏靖區劉汝明部之五十五師、六十八師的6個旅和地方團隊把守。五十五師師部率二十九旅位於鄆城、皇姑庵地區，其四十七旅位鄆城北之肖皮口、蔡家莊、師家集地區；一八一旅位鄄城、臨濮集地區。六十八師師部位於菏澤，其八十一旅位於東明及其以西地區；一四三旅位於東北之杜集、白莊、劉莊地區；一一九旅位於菏澤西南之畢寨地區。另以七十師2個旅位於嘉祥地區待機。此外，蔣軍從東阿向東經平陰至長清之線，有第二十綏靖區的2個旅，豫北地區有王仲廉集團9個半旅，豫皖蘇地區有4.5個旅。劉鄧認真分析了蔣軍態勢，在魯西南河防薄弱，戰鬥力不強；但臨近地區尚有一定機動兵力，估計戰役發起後，正麵守敵可能迅速收縮，堅守鄆城、鄄城、菏澤等城，蔣介石在山東一時抽不出援軍，將從豫北、豫皖蘇地區抽兵來援。於是決心從東起壽張縣東之張秋鎮，西到濮縣南之臨濮集，長達300餘裏的正麵，突破蔣軍黃河防線，發起魯西南戰役。6月26日，劉鄧發布《晉冀魯豫野戰軍魯西南戰役作戰命令》，對6月20日基本命令作了重新調整：
冀魯豫軍區獨立第一旅及所在軍分區武裝，於30日拂曉，以一部秘密至代廟到孫口段黃河南岸地區隱蔽，黃昏時確實到達渡河點，掩護第一縱隊渡河。該旅主力則於同時拂曉後包圍封鎖鄆城及割裂以北地區之敵，勿使縮集鄆城固守，俟一、二縱隊主力趕到後，分別殲滅該敵。自渡河起，該旅受楊（勇）蘇（振華）指揮。獨立第二旅及所在軍分區武裝，於30日拂曉後包圍封鎖割裂鄄城及其以北地區之敵，勿使縮集鄄城固守，待第六縱隊趕到後分別殲滅該敵。自渡河起，該旅即受杜（義德）韋（傑）鮑（先誌）指揮。
第一縱隊於30日夜，分經魏山、張堂、林樓（張秋鎮以南20裏）諸渡口實行寬正麵渡河，爾後即沿肖皮口直向鄆城以東以南地區急進，並與獨一旅分別由鄆城之東、西、南三麵向北兜擊上述地區已被包圍割裂之敵而殲滅之。
第二縱隊於30日夜，分經林樓（舊範縣西南）、孫口（壽張以南）諸渡口強行寬正麵渡河，爾後即以一個旅直往包圍皇姑庵之敵，主力即沿肖皮口、鄆城以西地區，分別向東北協同一縱兜擊被包圍割裂之敵，防其向西南逃走。
二縱隊由黃河南岸之嶽莊經黑虎廟到溪潘渡之大堤為分界線，線屬第一縱隊。
第六縱隊於30日夜，分經濮縣以東南之李橋、於莊、大張村之諸渡口強行寬正麵渡河，爾後即以鄄城以北地區分別包圍割裂殲滅敵人，防敵向西南逃走。
第三縱隊為戰役總預備隊，於30日夜進至白衣閣及其東西地區，爾後視渡河情況尾第六縱隊或第二縱隊之後渡河，適時擴張戰果。