魯南戰(zhàn)役以后，魯中軍區(qū)在萊蕪地區(qū)休整待命。1947年1月23日，魯中軍區(qū)奉命改編為華東野戰(zhàn)軍第八縱隊(duì)，張仁初仍然擔(dān)任參謀長(zhǎng)，其他領(lǐng)導(dǎo)人員未變?？v隊(duì)下轄第二十二、第二十三、第二十四師。魯南戰(zhàn)役的勝利，給國(guó)民黨以有力打擊。但國(guó)民黨根據(jù)錯(cuò)誤情報(bào)判斷華野“傷亡慘重、續(xù)戰(zhàn)能力不強(qiáng)”。燧于己于1947年1月，調(diào)集19個(gè)整編師(軍)，近31萬(wàn)人，北線以第二綏靖區(qū)副司令李仙洲率領(lǐng)8個(gè)整編師(軍)，南北夾擊，企圖在臨沂與我決戰(zhàn)。

華東野戰(zhàn)軍根據(jù)中央軍委的指示，于是月中旬發(fā)起萊蕪戰(zhàn)役求殲李仙洲集團(tuán)。華野以第八、第九縱隊(duì)組成右路軍，其他兄弟部隊(duì)組成中、左路軍。2月10晚華野分三路大踏步分三路隱蔽北上，山東人民組成支前大軍，肩挑畜馱，獨(dú)輪小車(chē)滾滾向前，糧草彈藥跟隨北進(jìn)。我未作大的抵抗即讓出臨沂，使敵人陶醉在“臨沂大捷”中。根據(jù)華野要求八縱、九縱殲滅敵七十七師的命令，張仁初協(xié)助王建安司令員進(jìn)行作戰(zhàn)部署，部隊(duì)進(jìn)入預(yù)置陣地。

2月20日，戰(zhàn)斗打響，歸八縱指揮的魯中警備五團(tuán)占領(lǐng)青石關(guān)，斷敵七十七師后路，我第二十二、二十三師迅速攻占不動(dòng)鎮(zhèn)外圍陣地，當(dāng)夜攻入鎮(zhèn)內(nèi)，與敵展開(kāi)激烈地巷戰(zhàn)，21日占領(lǐng)該鎮(zhèn)。并追擊逃敵，在青石關(guān)將敵七十七師師長(zhǎng)田君健擊斃。全殲敵七十七師，首戰(zhàn)告捷，切斷了李仙洲集團(tuán)北逃博山的退路。

22日，八縱占領(lǐng)萊蕪東北地區(qū)，23日，龜縮在萊蕪的李仙州在20余架飛機(jī)的掩護(hù)下分三路向被突圍，我軍“網(wǎng)開(kāi)一面”待敵尾巴脫離萊蕪后，八縱在山頭店一帶圍殲了敵四十六軍，友鄰部隊(duì)也從萊蕪到張家洼一線從四面八方發(fā)起攻擊。戰(zhàn)至下午，國(guó)民黨第二綏靖區(qū)副司令李仙洲被八縱第二十二師生俘。至此，萊蕪戰(zhàn)役全殲敵5個(gè)軍部，7個(gè)師，56000人。其中八縱殲敵13000人。粟裕司令員在華野干部會(huì)上表?yè)P(yáng)八縱“功勞不小”。而王耀武給敵整編八十三師師長(zhǎng)李天霞的信中悲嘆：“萊蕪戰(zhàn)役損失慘重，百年教訓(xùn)，刻骨銘心?！?/p>