戰役預定3月11日發起，但由於連日暴雨所阻，參戰部隊接敵時間參差不齊。七縱於11日拂曉首先包圍張店，守敵見勢不妙，棄城西逃，被七縱在野外堵截全殲，俘虜4400餘人。駐周村整三十二師師長周永祥聞訊，倉促決定收縮兵力，令一四一旅和新三十六旅放棄長山、鄒平等地，連夜向周村開進。由於整三十二師突然收縮，周村守敵由原二、三千人猛增至15000餘人，這給九縱攻打周村帶來新的困難。但兵團領導在製定作戰計劃時，曾預計到有可能發生的新情況，要求九縱指揮員相機處理。3月11日晨，九縱司令員聶鳳智指揮部隊冒著大雨和泥濘，在艱難地接敵過程中得知周村附近守敵陡增，給進攻帶來巨大困難時，考慮到蔣軍倉促集中、部署混亂、帶來新的戰機，於是果斷下定決心，命令部隊兼程開進，準備連夜向周村發起攻擊。該縱二十六師第七十八團在向周村急進途中，發現一支隊伍同時並肩前進，而且影影綽綽地發現其中有人戴著大蓋帽，當時隻有國民黨軍才有大蓋帽，便抓到一個俘虜一問，原來正是向周村收縮的蔣軍一四一旅的部隊。於是該團領導低聲命令，指揮部隊猝不防地衝入敵人隊伍，截殲後尾一部，成群的蔣軍莫明其妙地當了俘虜。第七十六團在繼續向周村急進途中，又追上另一部蔣軍，由於夜黑雨大，蔣軍以為是同去周村增援的部隊，同樣沒有在意，七十六團緊隨其後，直插周村城下。
3月12日淩晨，在炮火掩護下，九縱二十五師各團向周村發起攻擊。蔣軍三十二師由於部署紊亂，防務交接不清，陣地吃緊，師長周永祥匆忙召集各旅、團長開會，研究調整部署。可是這些指揮官還未來得及返回，九縱二十五師擔任主攻、助攻的部隊已分別從七個突破口突入周村城內，並向縱深發展；其中七十三團一部直撲蔣軍三十二師師部；接著，二十七、二十六師也突入城內，展開激烈巷戰，對守敵展開分割圍殲；同時展開政治攻勢，守敵成營成連繳械投降。至12日18時戰鬥結束，計全殲蔣軍整三十二師師部及所屬一四一旅、新三十六旅大部，共15000餘人，師長周永祥傷後化裝潛逃。
攻克周村，使膠濟路西段蔣軍全線動搖，周圍各城鎮守敵紛紛棄城而逃，出現山東兵團預料的“中心突破，四麵開花”的局麵。按兵團部署，各部隊乘勝向四麵出擊，擴大戰果。七縱圍攻淄川，於19日先肅清外圍，接著突入城內，擊潰守敵向突破口的20多次瘋狂反撲，以五個團兵力投入縱深戰鬥，至21日晨全殲守敵8000餘人。渤海縱隊攻占了鄒平，接著攻占了桓台，全殲守敵。
山東兵團在膠濟路西段周村地區作戰行動，打亂了蔣介石的軍事部署，他急忙將整七十五師由河南商丘車運濟南，會同整七十三師（萊蕪戰役後重建），共五個旅兵力，從濟南東援，20日進至明水一線，距淄川隻有40公裏。這時，蔣軍濟南第二綏靖區司令官王耀武電令淄川守敵“堅守待援”，守到21日這一天援軍一定趕到。然而濟南東援之蔣軍卻被渤海縱隊和九縱二十六師阻擊在明水、章丘一線不能前進一步。到22日，這支援軍得知淄川守軍己被殲，加之冀魯豫軍區部隊破擊津浦路，連續攻克東阿、肥城等地，已經威脅濟南，乃被迫撤回濟南。
膠濟路西段勝利消息，迅速傳到四方，遠離戰場百裏之外的萊蕪、蒙陰、沂水等諸城蔣軍心驚膽顫，望風而逃，具有戰略意義的沂濛山區全部重獲解放。至此，曆時12天的周張戰役勝利結束，共殲蔣軍38000餘人，攻克張店、周村等14座城鎮，解放了廣大地區，切斷了膠濟路，使魯中和渤海兩解放區連成一片。3月20日，中央軍委致電許世友、譚震林和華東局、陳毅、粟裕，祝賀攻克周村、張店、鄒平、桓台、淄川等地的大勝利。
濰縣戰役
濰縣戰役，是華東野戰軍山東兵團在膠濟路中段的濰縣、昌樂地區對蔣軍進行的城市攻堅戰，故又稱膠濟路中段戰役。
濰縣即今濰坊市，位於濟南與青島之間，當時是個有10萬人口的中等城市，解放軍從來未解放過此城。附近十幾個縣的地主惡霸、還鄉團等即蝟集在此城內，由蔣軍四個團正規軍、六個地方保安團和士頑共有47000餘兵力固守。濰縣有東、西兩城，城垣高大，青石砌成，異常堅固，經過日偽、蔣軍十幾年精心經營，構成以兩城為核心，三道防線的半永久型築城工事。第一道防線在外圍，有大小八、九十個子母堡式的獨立據點，設有地雷、陷阱、鹿砦、鐵絲網等複雜的附屬物；第二道防線在四麵城關，城關各有高3米、厚4米的土城寨，城寨外麵埋有一千多個地雷；第三道防線在東、西兩城，城牆上裝有電網。整個城防工事有點有麵，既可獨立堅守，又可相互策應，守軍與土頑的戰鬥力也不低於蔣軍主力。