率山東野戰部隊抵抗敵人，激戰至19日拂曉，張靈甫的第74師突破淮陰城門。陳毅遂下令部隊撤出淮陰。
9 月下旬，陳毅與粟裕在漣水縣西北陳師庵會合。
陳毅身著半舊軍裝，腰帶上掛著一支手槍，扎著綁腿，腳穿白粗布襪子和土布鞋，渾身透出虎虎生氣。粟裕的裝束基本與陳毅相同，只是身材不高，性格沉靜，顯出了一位典型儒將風度。
粟裕一見陳毅就急步迎了上去，敬了一個軍禮，歉疚地說：“軍長，我來遲了。”
陳毅緊緊握住粟裕的手，激動地說：“毛主席來電報，要我等你來後一起商定下一個戰役。我們還是一如既往，軍事上主要由你考慮，我來給你出出題目。”
粟裕連忙說：“我還像過去那樣，盡力當好軍長的助手。”
不久，粟裕向中央軍委提出了“華野、山野合並”的建議。他的考慮是，為了改變華中局勢，以集中華中、山東兩個野戰軍攻下宿遷，進行宿北戰役，得手後再向西擴張戰果。這樣，將兩大野戰軍合併，更有利於指揮作戰。
毛澤東收到粟裕的電報後，非常高興，對在場的朱德說：“粟裕這個同志主意多嘛，你看他又給我們出點子了。”
10月15日，中央軍委給陳毅、粟裕發去電報，同意山東野戰軍和華中野戰軍合併，並對兩大野戰軍合併後的人事安排作了明確指示：“山野、華野兩軍集中行動，兩個指揮部也應合一，提議陳毅為司令員兼政委，粟裕為副司令，譚震林為副政委”。
陳毅和粟裕長期共事，關係融洽，這是人所共知的。當時部隊中廣泛流傳著這樣一句話，叫作“陳不離粟，粟不離陳”，充分說明了他們兩人的密切關係。
當陳毅聽說了這句話後，笑著說：“好啊，當年在中央蘇區，朱不離毛、毛不離朱，紅軍無往而不勝。今天我們也可以學學毛主席和朱老總的樣子嘛！”
在陳粟多年的合作中，陳毅高瞻遠矚，掌握全域性；粟裕多謀善斷，敢打必勝。陳毅對粟裕十分倚重，決心下定後，戰役指揮就放手交給粟裕。在工作中，他們心心相映，配合默契，可以說是相輔相成，珠連璧和。
粟裕對陳毅十分尊敬，遇到重大問題，總是先向陳毅請示。在後來華東野戰軍成立後，粟裕還稱陳毅為“軍長”。縱隊報告戰況和請示問題，粟裕答覆後，總是要問“軍長還有什麼指示？”陳毅也總是接過電話說：“粟裕司令的意見，就是我的意見，你們堅決照辦吧。”
這一次，他們決心下定後，立即通知第1 、第4 、第8 、第9 縱隊和特種兵縱隊的領導，前來野司接受新的任務，同時命令正在向東、向南運動的各部就地停止待命。
此時，譚震林已經離開野司到南線，陳、粟即派人前去向他傳達，並請他就近向第2 、第7 縱隊進行傳達和部署。
這次殲敵作戰決心的突然變化，開始引起了一些縱隊領導的驚異，但經陳、粟說明後，很快大家就統一了認識。
在各部隊領導參加的會議上，陳毅就殲滅第74師，作了一番精彩動人的講話。他說：萊蕪戰役，我們出奇制勝，一舉殲滅了孤立突出的李仙洲集團。當時，把第74師張靈甫留在南面，沒有去動他，準備把豬養肥了再殺，油水會更多一些。現在，蔣介石把這隻肥豬送上門來了，很好！這真是“坐地等花開，財喜上門來”。到會的人都哈哈地笑了起來。
5 月12日，毛澤東電告陳毅、粟裕：“敵5 軍、11師、74師均已前進，你們要聚精會神，選擇比較好打的敵人一路，不失時機地發起殲擊！究竟打何路最好，由你們當機立斷，立付施行，我們不遙控。”
毛澤東的電報充滿著對陳、粟的信任，同時也為他們依據戰場情況，擇機殲敵創造了條件。
陳粟決定：以五個縱隊即第1 、第4 、第6 、第8 、第9 縱隊擔任圍殲任務；以第2 、第3 、第7 、第10共四個縱隊擔任阻援任務。並且作了如下具體部署：以第l 、第8 縱隊從敵整編第74師的左右兩翼迂迴穿插，搶佔蘆山，並會同由魯南兼程北上的第6 縱隊斷敵後路，封閉合圍口；以第4 、第9 縱隊正面出擊。五個縱隊協同圍殲該敵。
戰役決定於13日黃昏發起。
陳、粟並於13日發電上報中共中央軍委、毛澤東並劉。鄧，報告了他們圍殲敵74師的決心和計劃：“（一）74師11日開始向坦埠進攻，83師在青駝以北跟進，25師在蒙陰東南為其左翼部隊，桂頑則在臨沂東北