经过商议之后，鲁南军区的部队派出一部分部队，对济南方向和徐州方向构筑警戒线。组织了两个战役集团，从泰安城的东西两侧强攻。
战斗开始之后，桃花山游击队就以强大的炮火朝着泰安城的城墙进行了猛烈地炮轰。
随着大部分城墙被摧毁，鲁南军区的部队就发起了猛烈地进攻。
日军的抵抗十分顽强，鲁南军区的部队发动了几次进攻，都没有成功，反而损失了很多人马。不过这一次他们的兵力足够多，仍然持续不断地向日军发起攻击。
为了配合鲁南军区的部队作战，桃花山游击队的队员们把大批的火炮推进到距离城墙只有两百米的地方，每一次在鲁南军区的部队发起攻击之前，他们就实施一次猛烈地炮火打击。
经过了多次打击之后，泰安城的城墙大部分都被炸塌了，日军的防守也越来越困难了。鲁南军区的部队趁机不断发起攻击，日军的城防摇摇欲坠。
鲁南军区的部队一连三天，组织了数十次的攻击，虽然他们的部队伤亡很大，但是日军的伤亡也不小。到了第四天的中午，鲁南军区15个主力团在桃花山游击队炮火的掩护下，对泰安城实施了总攻。
这一次桃花山游击队出动大量的武装直升机，直接就悬停在日军阵地的上空。
鲁南军区的部队趁机冲了上来，日军实在是抵挡不住如此猛烈地打击，他们被迫放弃了城防，退入了城里，与鲁南军区的部队实施巷战。
如今鲁南军区的部队也已经装备了大批的火箭筒和82mm无后座力炮，这些装备在巷战中能够发挥巨大的优势。
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