冈村宁次思考着对策，山东八路军不能不管，新泰、莱芜还要好些，要命的是苍县和临沂，八路军北上苍县直接威胁华北中心重镇北平、天津。而临沂有机场，如果机场被美军航空队所用，将直接威胁日本本土安全，这都是他承受不住的。但要彻底清剿山东八路军兵力最少需要十万以上的兵力，而且必须是纯种日军，冈村宁次在现阶段是无论如何也办不到的。二个师团稳定山东的局势是应该可以做得，问题是现在他连二个师团都调不出来。
豫中会战华北日军动用5个师团、5个旅团，几乎调出了华北地区所有机动兵力。一下抽调了出2个师团，部队后续的攻击力会受到非常大的影响，国军在豫中可是有40万兵力。豫中会战很有可能会打成一锅夹生饭。
风村宁次想到了战车第3师团，这支部队目前没有分配到作战任务，而且后续渡河问题还没有想到好的办法。这支部队是机械化部队，用的好不比2个步兵师团效果差，为了保险，冈村宁次还准备调混成第7旅团配合作战，其部曾常驻冀鲁边界。战车第3师团可以转道开封，混成第7旅团也在开封附近，从开封出发通过陇海铁路可以快速到达战场。这两支部队的调离对豫中作战的影响最小，事情就这样定了下来，冈村宁次期望战车第3师团在鲁南有惊艳的表现。
李振华没有干涉鲁南、滨海军区具体军事行动，只是要求的是把攻击兰陵、郯城的时间推迟到了18号凌晨，攻击兰陵、郯城非常顺利，周边的据点都已经在攻击之前拔除完毕，从周边据点逃回兰陵、炎城的伪军，混入了我军政工人员和已策反的伪军。战斗一开始，里应外合。兰陵、郯城鬼子都不多，只有一个中队，反正的伪军打开一扇城门，攻击部队进入城内，击杀顽抗的日伪军，伪军大多投降。攻击部队很快控制了城门和城墙以及街道关键节点，有些作恶多端的伪军头目及死硬分子连同大部队的日军被围在了城中的小围子里，两座城池的攻取如出一辙。攻击部队包围了小围子，也不着急，反正小围子里的日伪军已成了瓮中之鳖。待全城稳定后，调来了九二步兵炮、火箭筒等，对小围子发起了总攻，很快就击破日伪军的防守。两座城池从攻击到完全控制，也只花费了半天不到的时间。
接下来的工作就是打扫战场，部队派出纠察队巡逻，执行战场纪律，防止城内出现打砸抢的情况。民主政府、地方党委进入城内，部队移交城市管理权给政府，纠察队也移交给党委。党委负责人事，民主政府发布告安民、查封日伪汉奸资产、恢复秩序。在山东范围各县民主政府都是现成的，以前是国党流亡政府，现在都是经我党组建的民主政府。这一切都是战前已经安排好的，并形成了制度文件。
部队留下守城力量后，其余全部撤出，同时日伪军俘虏及伪政府人员被部队押出城外进行甄别。鲁南及滨海军区在兰棱、郯城南面方向安排了多层阻击力量，防止峄城、枣庒、新安等地日军增援。同时还切断了临沂水路、公路全部交通。
临沂日伪军已陷入了四面包围之中，八路军的壕沟都快挖到城门口了，临沂城西面的简易机场已被八路军占领，李振华下达命令整修并扩大机场。临沂城日军只剩下了1200余人，其余的在外围作战中已经被消灭。伪军的损失更大，多伪军在外围作战中，反正的反正，溃散的溃散，在临沂城内只剩下不足6000余人，还人心惶惶。如今临沂城日军对伪军还充满了不信任了，外围作战中他们吃了伪军大亏。他们还收到了兰陵及郯城鬼子的诀别电，诀别电中也都提到了伪军里应外合，打开了城门。
日军强行对城中伪军进行了重新编组，原则上是尽可能对调各伪军头目之间的部队，虽然战斗力会下降，但避免了成建制倒戈的可能。日军还选派鬼子指导监督。城门及城中关键位置由日军单独控制。说到底日军这是剥夺了伪军各大小头目的指挥权。荣子恒也不例外，不知道他的心里有没有后悔过，当日本人的忠犬，还被日本人不信任。
日军还对自己的部队进行了混编，第55联队第一大队与独立第43步兵大队残兵临时混编成了一个步兵大队，统一了指挥，大队长是原第一大队大队长铃木俊介。临沂日军收到第59师团电报，援军不日即将到达，让临沂日军再坚持7天。
山东军区攻城部队准备两天，第三天临沂城攻坚战正式打响，我军选择了临沂南门和西门为主攻方向，临沂东面、北面临水部队不易展开，河对岸安排了部队沿河警戒。进攻前两个炮兵营对日伪军进行了炮击，各型炮弹落在了城头上。日军以不多的九二步兵炮和迫击炮还击，我军炮兵计算弹道后，用火箭炮进行了覆盖炮击，日军的炮火被打哑。炮火打击期间，部队将战壕尽可能之字型延伸到了城墙附近。等炮火一停，战士们抬着楼梯就冲向城墙。后方高射机枪、重机枪、轻机枪火力掩护。日军拼死反击，他们组织了督战队，逼迫伪军反击。不时有日伪军在墙头被击毙，攻城部队也出现较大伤亡。李振华在望远镜里看见不时有重伤鬼子拉响了手榴弹从城垛滚了下来，带着在楼梯上攻城的好几个我军战士掉落地面。这些该死的鬼子受武士道影响太深，也是悍不畏死。
攻城就是这样，大量死伤不可避免。李振华在前沿指挥部向侧后看去，不断伤员从一线被抬了回来，设在前指不远的野战医院不断传来伤员痛苦的嚎叫声，他也只得硬下心肠转过脸来。在攻城的同时我军还有五个工兵小组同时向临沂城墙掘进。