絕望到極點的王耀武與千里之外的南京通了電話，被濟南戰況的各種消息折磨得心力交瘁的夫人聽見丈夫的聲音，哽咽著問：「你在哪裡？」王耀武說濟南打得很緊，但他還好。然後詢問母親的狀況。夫人不得不告訴王耀武母親因想念他病倒了。王耀武聽後心如刀絞——他的白髮母親此生再也沒能見著自己的兒子。
參謀長羅幸理報告了外城的戰況：城東的共軍已從永固門擁入，保安六旅利用民房逐屋抵抗，但旅長徐振中被俘後，東面的防禦垮了。東北方向的十九旅被壓縮在一隅，前沿支離破碎，旅長趙堯已經沒有可以調動的部隊。城西的普利門也已失守。西南方向，特務旅旅長張尊光率部反擊無效，共軍逼近了內城坤順門。駐守齊魯大學的青年教導總隊向內城撤退時被截擊，總隊教育長張叔衡控制不了部隊，共有千餘人投降。目前，外城的殘餘部隊都已撤進內城。城內地域狹窄，房屋過多，遮蔽角大，因此重武器，特別是火炮，全部放在了體育場裡。羅參謀長最後建議說，原以為濟南至少可以守二十天，但照現在的態勢，共軍明天或後天就會佔領整個濟南，到準備後路的時候了。
準備後路？後路是什麼？
濟南城四周已經布下天羅地網，出去不被打死就會被活捉。
戰死成仁？妻兒母親怎麼辦？
譯電員送來一份密電：「王司令台鑒：二十三日九時，空軍王副司令徐州劉總司令凌空督戰，擬與你通話，務請迎候。國防部。民國三十七年九月二十三日。」
王耀武不禁怒火中燒：「凌空督戰！我們敗就敗在這裡！」
羅幸理也覺得沒什麼可指望的了：「他們的援軍在哪裡？坐牛車也該到了！」
國民黨《中央日報》消息：
劉峙總司令二十三日偕王叔銘副總司令同飛濟南上空，指揮陸空軍作戰。兩氏目擊據守濟南環城陣地及千佛山、馬鞍山、四里山各據點之國軍奮勇與匪搏鬥，並見城內秩序甚佳。劉總司令自機中以無線電話與城內王耀武主席兼司令官晤談。據稱：濟南國軍連日來，斃傷匪兩萬餘人，國軍雖有傷亡，但士氣仍振奮，官兵共抱堅守到底之決心，並有辦法擊退來犯之匪。劉總司令得悉此種情況，極感欣慰，當多方予以勉勵，深信渠到必能達成任務。
王耀武召開了軍官會議。他說，現在守城陣地只剩下內城了，這是我們賴以生存的最後陣地，內城如果被突破，我們為黨國而戰的歷史就此結束。本司令不想把濟南城交給共軍，共軍也不可能一夜之間拿下內城，希望大家同心同德，沒準能打出一個奇跡，等到援軍的到達。
整編七十三師師長曹振鐸態度堅決。他認為內城城牆又高又厚，城牆上築有三道射擊陣地和消滅死角的側擊掩體，可以構成嚴密的火力網，完全能夠抵禦共軍的攻擊，以延長作戰時間等待援軍。整編第二師師長晏子風卻認為援軍不可能到來，唯一的出路是與共軍談判。在此之前，晏子風曾冒著炮火跑回王耀武的指揮部，要求准許他和山東省黨部主任龐鏡塘出城與共軍談判，但王耀武不准。再次遭到拒絕後，晏師長說自己有病不能指揮部隊了，他指定副師長唐孟壑和參謀長田豫生代替他指揮——內城受到攻擊後不久，晏師長帶著衛兵出逃了。
王耀武無話可說，他讓參謀長羅幸理在省府大樓內繼續指揮作戰，自己則轉移到內城更核心的地帶去。走的時候，他對省府的行政官員們說：「你們不是軍人，沒有什麼責任，形勢就是這個樣子，回家照顧家人去吧。」當即，有人向王耀武表示了離別之情，也有人表示願意跟著王耀武走。王耀武對願意跟隨他的官員說：「那麼我們就一塊走吧！」王耀武摘下了他佩帶的手槍，這支手槍槍柄兩面都鑲嵌有銀片，一面刻著「王耀武將軍惠存，美軍中將麥克魯贈」，另一面是同樣內容的英文。王耀武交代身邊的人把這把手槍鎖在抽屜裡，然後他帶上鑰匙與隨從和警衛分乘幾輛吉普車出了省府——王耀武把隨身手槍留在省府裡的舉動令人奇怪，但更讓人奇怪的是他隨後的行動。他似乎漫無目的地在內城裡轉圈，先乘車、再坐轎，又乘船，跟隨他的人都不知道司令官要幹什麼和要去哪裡。王耀武在大明湖南岸上了一艘遊船，遊船駛向城北的北極廟。下船之後，王耀武走進北極廟西側的成仁寺地下室，他的副參謀長等人已經在地下室設立了一個簡易指揮所——這是王耀武濟南城防的最後的指揮所，也是他軍事生涯的最後指揮所。
二十三日黃昏，濟南城突然亮如白晝。從青島起飛的B-29轟炸機將炸彈密集地投到濟南城區之內。城西的火光格外刺眼，濟南最大的一座汽油庫在轟炸中被擊中。在轟炸濟南的飛機中，有一架運輸機格外顯眼，因為它專門負責向市區投擲燃燒彈，整座城市因此烈焰熊熊——這架運輸機是國民黨軍駐青島的第十一兵站特別向陳納德開設的航空公司租用的，想必機組人員都是美國人。
此時，華東野戰軍攻城部隊已傷亡過萬。
是否立即攻擊內城？
有指揮員認為，部隊必須停下來補充休整，哪怕是兩三天；也有指揮員認為，這個時候對於攻守雙方同樣艱難，自己停下來補充整頓，守軍也就得到了喘息時間；還有指揮員建議，壓縮補充休整的時間，二十三日晚休息一夜，二十四日攻擊內城。但是，攻城部隊已經集結在濟南城的腹部，如果不迅速攻下內城，不但在敵機的轟炸中會徒增傷亡，而且一旦讓國民黨守軍得到喘息，戰役拖延下去，敵人的增援大軍一到，戰場局面將轉變為被動。
華東野戰軍指揮部決定，不怕疲勞，不顧傷亡，即使外城殘敵尚未完全肅清，即刻向內城發動攻擊，迅速攻陷濟南內城，二十三日晚十八時，許世友下達了攻擊內城的命令。
一個小時的炮火準備之後，各縱隊突擊隊開始強行架設浮橋，或徒涉、泅渡過護城河，以抵近濟南內城城牆。
十三縱三十七師由西南角的坤順門兩側實施突擊。主攻部隊一九團團長田世興在抵近前沿時面部中彈，傷勢嚴重。接著，突擊八連涉水過河，炸開鐵絲網和城牆下的地堡後，正準備爆破城牆，國民黨守軍發射了大量的燃燒彈，瞬間形成一道寬四十米、長一百米的火牆，突擊隊的電話線被炸斷，人員和器材損失嚴重，打開的攻擊通道被重新封堵。八連的爆破組依舊頑強地向城牆下運送炸藥包，爆破隊員用長竿撐到陡峭的城牆上，用長繩拉響炸藥。為了恢復與後方的聯繫，戰士們在敵人的火力封鎖下來回爬行修復電話線，電話班長林樹一犧牲後手裡還攥著被燒焦的電話線，而從指揮所爬向前沿傳達命令的通信員，一個又一個中彈倒在途中。儘管爆破組把數十包炸藥送了上去，連續爆破後仍未將城牆炸開，有的炸藥包爆炸後僅僅炸出個小坑，這讓爆破隊員大罵繳獲的洋炸藥效力太低。實際上，是戰士們操作有誤：美國製造的TNT炸藥需要每塊都插進一枚起爆雷管，而爆破隊員把這種炸藥想像成自己製造的土炸藥了，十幾塊甚至幾十塊捆綁在一起，以為只要插進去三五個雷管就能引爆，於是洋炸藥因為插進去的雷管有限只能引爆兩三塊炸藥。爆破效果不好，三營長急了，組織官兵架梯登城，但梯子太重導致行動緩慢，敵人很快就發現了架梯的位置，梯子被手榴彈炸斷。
與此同時，渤海縱隊在新東門的攻擊也未取得成效。
九縱二十五師從東南角一度登上城牆，但因後續部隊沒能跟上，登上城牆的官兵全部犧牲。
午夜時分，攻城各部隊均未打開突破口，戰場一時間寂靜下來。
月光如水，繁星閃爍，濟南內城依舊矗立在夜空下。
許世友的指揮部裡悄然無聲。
激戰關頭，任何遲疑都會給戰局的演變帶來不可預測的後果。
攻城部隊已經連續戰鬥七天七夜，繼續攻擊下去也許難以迅速奏效，但如果拖到天亮還沒有成效，部隊暴露在敵人飛機和火炮的轟擊下，將會出現更大的傷亡。
許世友說：「我們的困難大，敵人的困難比我們更大！現在就看誰的決心硬過對方。我們要跟敵人比毅力，比頑強，比後勁。勝利往往就決定在最後的五分鐘！」
九縱二十五師七十三團戰前曾接受過一面旗幟，旗子上寫有「打到濟南府，活捉王耀武」十個大字。這是山東解放區的老百姓授予九縱的，九縱又把旗幟授予了二十五師七十三團三營七連。七連指導員彭超接過旗子的時候，代表全連表了決心：「我們的血要流在城上，決不流在城下，只要我們還有一個人，就一定把紅旗插上城頭！」
再次攻擊前，七十三團團長張慕韓接到了縱隊司令員聶鳳智的電話：「現在就看你們的了！」張團長放下電話，立即來到三營，與官兵們一起分析之前攻擊失利的原因。官兵們說，爆破組的同志大多是在路上負傷的。城牆根那裡卻是安全的，因為敵人投下的手雷和炸彈不等爆炸，就順著斜坡滾下護城河了。傷亡最多的是在小石橋到城牆根這段路上，這說明步炮協同和衝鋒時機的掌握出了問題，讓敵人抓到規律了。大家建議在炮火準備的時候，就把突擊隊帶到城牆下面，把梯子準備好，炮火一延伸，馬上就突擊，給敵人來個措手不及。有人對護城河裡敵人設置的照明設備有顧慮，七十三團政治部主任王濟生說，這件事由我負責解決。最後，他對大家說：「記住，你們一上城頭就把那面紅旗插上，它是我們勝利的標誌，後面的部隊看著它呢。」
二十四日凌晨一時三十分，對濟南內城的攻擊再次開始。
炮火準備得很充分，步炮配合得也順利，原來擔心突擊隊就在城牆根，炮彈稍微偏一點落到城牆下，那裡的兩個班就完了，但是炮彈卻像長了眼睛一樣發發落在城牆上。七十三團突擊三營長興奮地報告說：「爆破組上去了！」「梯子組上去了！」梯子足有三丈長，三排副排長任桂學帶頭爬上去，爬到半截才發現梯子還是不夠長，距離城頭至少還有一人高。梯子組的戰士急眼了，乾脆把沉重的梯子扛了起來，但是依舊不夠長。連長蕭錫謙喊：「不夠高也得突！二班長上！」二班長李永江膀大腰粗，作戰兇猛，人稱李二虎。聽見連長的命令，他一個箭步就上了梯子，二班的戰士也都跟著他上了梯子。為了增加高度幾乎陡立起來的梯子搖晃著，梯子組的戰士在下面死死地抱著。李永江一步步地向城牆頂端接近，梯子不夠高，後面的人喊：「踩著我的腦袋！」喊話的是戰士於洪鐸。李永江抓住城牆上的殘磚，登在於洪鐸的肩頭，用力一躍飛上城頭。他身後的戰士也不顧一切地往上登，被踩掉的磚頭紛紛落下，砸在梯子組戰士的頭上，他們還是死死地抱著梯子不放手。
城牆上的炮火已經延伸，一群國民黨守軍正往這裡跑，企圖封堵突破口。李永江端起機槍開始掃射，於洪鐸沒來得及舉槍就與一名國民黨兵扭打在了一起。解決了這股衝過來的敵人後，七連官兵一起衝向城牆上的重要據點氣象台。守軍的敢死隊撲了上來，七連官兵死守不退。激戰中，三營和二營先後登城，迎著反擊的敵人向兩側發展，城頭上的戰鬥開始慘烈起來。槍炮聲、兵器的撞擊聲和肉搏的咒罵聲混雜在一起。七十三團官兵在突破口上整整堅持了三個小時，用極大的犧牲鞏固和擴大了突破口。
第二梯隊上來後，團長張慕韓意識到，大部隊聚集在城牆上，如果遭到敵人的炮火反擊，後果不堪設想。他立即命令全團下城往裡面衝。但是，負責攜帶下城繩索的戰士犧牲了，而城牆有十幾米高。
不知誰喊了一聲：「同志們！跳呀！」
九連二班長王其鵬帶頭跳下去，其他官兵也紛紛縱身往內城裡跳。
張團長向縱隊指揮部報告：「七十三團已經衝進去了！」
七連指導員彭超向通信員小宋喊了一聲，小宋應聲登上城牆的東北角，那面百姓所贈的紅旗呼啦一下展開了。
華東野戰軍第九縱隊二十五師七十三團戰後被授予了「濟南第一團」的光榮稱號。
血戰真正來臨了。
整編七十三師七十七旅旅長錢伯英接到王耀武的命令後，立即趕往內城西南角上的坤順門督戰。除了七十七旅之外，這裡還加強了整編第二師二一三旅一部、整編三十二師五十七旅一部。守軍以絕對優勢兵力從東、南、北三面向登城部隊進行猛烈反擊。狹窄的城牆突破口上，敵人在各種火器的掩護下蜂擁而至，企圖把登城部隊趕下城去。衝上去的三連和九連已經衝進內城，後面的部隊依舊在順著雲梯往上爬，城牆突破口上只有七連在堅守。由於突破口的寬度有限，加上左右兩側的攻城部隊還沒有得手，致使這裡的守軍利用兩側碉堡的火力全力掩護對突破口的反擊。坤順門城樓頂部的大碉堡和城內高大樓房的火力點也集中向突破口射擊，後續部隊被嚴重壓制，突破口上的七連處於孤軍作戰的危境。排長王玉亭率領小炮排迅速開炮，炮彈在五十米處爆炸，遲緩了守軍的反擊。機槍班長王芝雲在向一個火力點射擊的時候負傷，接替他的射手李玉臣也倒在了王班長身邊，二班副班長舉著兩顆手榴彈拚死向前，把那個火力點炸毀之後，他抱起一塊大牆磚向衝過來的守軍撲了上去。七連在戰鬥中迅速減員，副營長張本信一邊喊著「堅決守住突破口」，一邊端著機槍掃射，他兩次中彈倒下又兩次站起來，直至最後犧牲。這個年僅二十一歲的基層指揮員的兩個哥哥在之前的戰鬥中已經犧牲，攻城前上級把他列入重點保留的人不讓他參戰，但是張本信堅決請戰，最終血染戰場。此刻，登城時負傷的營長張世禮躺在城牆下，他知道城牆上的情況萬分危急，他命令重機槍連連長高瑞珠立即組織重機槍手登城，高瑞珠親自帶著兩挺重機槍強行登城，剛爬上城牆便遭到守軍的猛烈射擊，高瑞珠犧牲在突破口上。一營長田軍率領一連和二連不惜代價增援城頭上的七連。不斷有戰士在登城的時候中彈從雲梯上摔下去，那些登上城頭的官兵因為缺乏火力掩護而無法展開。
天亮了。國民黨軍開始向突破口增援。一九團副參謀長梁鳳崗、一營長田軍和三營教導員牟燦都在城頭指揮作戰，他們的吶喊聲激勵著官兵們進行最後的血戰。一連長周炳頭部中彈，倒下的時候仍然端著機槍。一排機槍班長曲光喜的手臂被打斷，他把打完子彈的機槍扔下城牆，獨臂舉著一把鐵鎬撲向敵群。一連副班長是在萊陽戰役中解放過來的戰士，在炸毀了一座碉堡之後，他端著刺刀與圍上來的守軍周旋，直到被刺倒在城牆上。一連八班十六歲的士兵石仁芳胳膊和大腿兩處負傷，他拒絕班長把他背到安全的地方去，他拖著炸藥包爬向守軍的火力點，在炸藥包爆炸的同時他身中數彈犧牲。
十三縱三十七師師長高銳調動了所有的火力支援城頭，兩門山炮被架在齊魯醫院的樓頂上直接向坤順門城頭轟擊，山炮和榴彈炮的炮筒都打紅了，但是依舊無法完全壓制守軍的反擊火力。城牆下的二營官兵在營長宮本江和教導員姚江的率領下冒死登城。守軍的火力更加猛烈，突擊隊員衝進護城河時就已被大量殺傷，而衝到城牆下的官兵重新豎起雲梯，爬到一半的時候，梯子被炸斷，官兵們全摔了下來，教導員姚江犧牲——突破口，一個被炸開的城牆斜坡，已經層層疊疊摞滿了犧牲官兵的遺體。那些躺在斜坡上尚有一絲氣息的傷員用最後的力氣喊：「從我們身上踩過去！踩過去，衝啊！」
四個小時後，突破口被國民黨守軍重新佔領。
已經突進內城的三連和九連被分割在城裡。
絕不能停止衝擊！堅決把突破口再次打開！
十三縱三十七師師長高銳和政治委員徐海珊命令：一一團三營接替突擊坤順門的任務；一一一團從一九團曾經打開的突破口打上去。
一一團三營長劉坤和教導員王文立即率領官兵抵近坤順門。二十四日上午八時，在三營即將發起突擊的時候，縱隊司令員周志堅來到前沿。這裡距離城牆僅二十米，司令員對三營官兵說，濟南戰役到了最關鍵的時刻，城裡的百姓盼望我們盡快打進去結束戰鬥，我們遇到了很大的困難，但是無論如何要突進去！最後，司令員問：「大白天發動攻擊，你們能行嗎？」
官兵們齊聲喊：「能行！」
營長劉坤命令：七連實施爆破，九連架設雲梯，八連全力登城。
戰鬥重新開始了。縱隊所能集中的火炮、火箭筒和機槍一齊向城頭開火，三營官兵抬著幾百斤重的巨大雲梯衝向城牆。抬雲梯的戰士不斷倒下，不斷有人接替上去，雲梯再次靠上了城牆。城上的守軍拚命往下扔手榴彈。雲梯訇然倒下，但城下的官兵蜂擁而上，雲梯再次豎立起來。終於，在九連長秦嗣照的吶喊聲中，官兵們再次登上城牆，城牆上立即成了肉搏場。在殘酷的刺刀對刺中，國民黨軍肝膽俱裂，九連官兵趁勢逼上去，把跑不及的守軍往城牆下推，如果敵人抱住了他們，他們就與敵人一起跳下城牆。守軍聚集起十倍以上的兵力開始第四次反擊。九連長秦嗣照負傷，指導員張福善犧牲。三營營長劉坤身負重傷躺在地上，當他看見班長李來祥端著機槍猛烈射擊的時候，用已經微弱的聲音喊：「李來祥！你小子是好樣的！」
突然，城牆上的守軍混亂起來，因為他們的身後出現了攻擊部隊。
被分割在內城裡的三連和九連，在與上級失去的聯繫的情況下，從俘虜的口中得知突破口被守軍重新佔領。九連指導員劉健和三連長呂洪團研究決定，以一部分兵力頂住敵人，抽另一部分兵力打回去，策應團主力恢復突破口。他們首先佔領了突破口附近的一座樓房，然後組織火力向守軍的背後開火。他們的策應令攻城部隊當面壓力驟減，後續部隊得以在短時間內大量登城。
由於突破口狹窄，登城官兵密集，國民黨守軍的炮火和飛機轟炸給部隊造成大量的傷亡——三十七師師長高銳負傷，在官兵中享有極高威望的師政治委員徐海珊犧牲。
戰後，華東野戰軍第十三縱隊三十七師一九團獲得「濟南第二團」的光榮稱號。
王耀武的最後時刻到了。
二十四日凌晨一時，在省府內指揮作戰的參謀長羅幸理與徐州「剿總」參謀長李樹正通了一次電話，報告了濟南戰況的危急。李參謀長除了說些安慰的話之外，表示他也沒有別的辦法。子夜過後，華東野戰軍攻城部隊已經突入內城。拂曉時分，羅參謀長又與在大明湖成仁寺的王耀武聯繫了一次，王耀武說共軍突破了西門十五旅的防線，內城陣地已經瓦解。就在這時，部屬進來報告說，沒水了，共軍佔領了趵突泉的水廠，把這裡的自來水掐斷了。接著，電也沒了。接近中午的時候，內城的巷戰更加激烈。王耀武又打來電話，語氣低沉地說：有組織的抵抗已全部崩潰，「情勢困難，各自珍重」——這是國民黨軍第二綏靖區參謀長羅幸理與他的司令官王耀武的最後一次通話。
此時，成仁寺指揮所的防禦陣地已經被嚴重壓縮，僅剩下張公祠至鐵公祠之間四百米左右的狹窄地帶。王耀武知道他必須選擇出逃了。
王耀武在面臨絕境，準備外逃之際，對副參謀長干戟和我（國民黨山東省府秘書王昭建）說：「這地方叫成仁寺，犯了地名，一進門我就很不高興。蔣先生給過我們每人一支佩劍，上面鐫有不成功便成仁的字樣。這是他對我們的期望，也是我們的素衷。今天失敗到如此地步，我們要不要成仁呢？我認為我們不能自殺，即便自殺也成不了仁！因為，內戰不同抗戰，如果自殺，徒死無益，反會留下罵名，被人譏笑。所以，我決定帶幾個人突圍，不能在此坐以待俘。」他又指著我說：「你回家，你是當地人，諒無危險。干戟是湖北人，口音不對，地方不熟悉，在濟南舉目無親，你幫幫他的忙。」言畢，干戟哭了，綏區的幾個處長也哭了。之後，王耀武便與參謀楊筠、副官宋廣義、衛士徐超等向西而去。我約在十五分鐘後也走了。
王耀武命令十五旅一部利用北極閣通往城外的坑道向北突圍。該部突圍的時候與華東野戰軍攻城部隊發生激戰，王耀武趁亂跑到了城外的一個小村莊裡，他換上百姓的衣服後向東逃亡。
在省府指揮部裡，參謀長羅幸理得知王耀武逃跑之後，分別給仍在作戰的各部隊指揮官打了電話，說：「王先生已走，你們各自想辦法吧。」然後，他對身邊的工作人員說：「你們趕快走吧，我在這裡沒關係，我和陳毅認識。」說著，他拿出許多罐頭、食品和香煙，一一分給每個人。大家各自東張西望了一會兒，躡手躡腳地都走了。
隨著攻入濟南內城的共產黨官兵越來越多，城內各要點的國民黨守軍大都放棄了抵抗，攻城部隊向省府大樓和王耀武的指揮所迅速推進。
九縱二十五師七十三團的一個班長負傷後被俘，在被處決前，國民黨軍的一位軍官審問了他。審問記錄在濟南戰役結束後被繳獲，山東兵團政治委員譚震林把這段審訊記錄用電報的形式發給了毛澤東：
「你來做什麼？」
「毛主席命令我來打濟南！」
「你有把握嗎？」
「完全有把握，有信心！」
「你已被俘，怎麼辦？」
「我們的人多得很！」
這個自豪地宣稱「我們的人多得很」的普通戰士倒下的時候，正是他的戰友們攻到濟南內城省府的時刻。
防守省府的整編八十三師十九旅五十六團團長黎殿臣一撤再撤，最後試圖佔據三面臨水的匯泉寺作最後的抵抗。這時，十九旅的五十五團和五十七團已經撤退到北極閣附近，旅長趙堯派人給黎團長送來一張字條，上面寫著：「司令官已走，以下人員也都各自走路，現在濟南已無人指揮。我們相聚多年，希弟速來一會兒，部隊暫指定人員指揮，切盼！」黎團長當即帶著幾名衛兵去找旅長，見到趙旅長的時候，另外兩個團長也都趕來了，趙旅長正在罵：「媽的，他們都走路，我們也走！你快寫手令，命令部隊向北極閣撤，重武器不要了，統統丟到湖裡！」黎團長寫好手令，派人送出，然後換上了一身士兵的軍裝。另外幾個團長也忙著換衣服，旁邊的衛兵看著團長們的舉動誰也不吭聲。換好了衣服，在趙旅長的帶領下，幾個「士兵」團長開始往城外跑，跑到城牆北面發現沒有去路，又掉頭往回跑。這時，他們看見自己的士兵正沿著北極閣北面城牆上的交通壕向西逃，交通壕內擁擠不堪，到處是丟棄的槍支彈藥和行李。潰兵們越往西越擁擠，因為整編七十三師的潰兵也加入了進來。黎團長獨自一人悄悄地用繩索溜下城牆，不久就被搜索的解放軍官兵發現了。
省府大樓裡，省府總務處長喬玉江向羅幸理建議與共產黨軍隊談判，羅幸理讓他出去看看情況再說。一會兒，喬處長回來了，說：「在前面見到了解放軍的指揮官，他說山東兵團司令部參謀長要你前往接談停戰。這樣解放軍就不強行攻擊，可以減少雙方的死傷，也可以減少你對戰爭應負的責任，山東兵團參謀長已在二門口外，希望考慮。」羅幸理隨即和喬玉江一起走了出來。他們看見成隊的解放軍官兵正往大門內擁，先頭部隊與防守省府的警衛部隊槍口對槍口對峙著，但雙方都沒有開火。一位姓黃的解放軍幹部對羅幸理說：「山東兵團司令員許世友將軍要我轉告你們，他要你們停戰，放下武器。如果停戰，對你們有好處，可以減輕你們的責任和雙方的傷亡，請你們認真考慮。」羅幸理當即表示願意停戰。他回到指揮部裡，大部分人員都同意停戰，但手槍警衛排的一些官兵不願意。羅幸理對他們說：「能戰則戰，不能戰就逃，不戰不逃只有繳械，哭有什麼用！」在一位連長帶領下，解放軍官兵進來開始收繳武器。
華東野戰軍攻城部隊佔領國民黨軍第二綏靖區司令部的時間是：一九四八年九月二十四日下午十六時三十分。
經過八天的戰鬥，濟南被攻佔。
此時，由於粟裕打援兵團的重兵部署，由於懼怕重蹈豫東戰役中區壽年兵團的覆轍，雖經蔣介石三令五申和嚴厲督促，邱清泉、黃百韜和李彌的三個兵團依然行動遲緩，當濟南已被攻佔的時候，邱清泉兵團才推進至城武、曹縣地區，而黃百韜、李彌兩兵團尚在集結之中。
濟南戰役共殲滅國民黨正規軍一個綏靖區司令部，一個整編軍部，兩個整編師部，十個旅又一個團；非正規軍一個保安司令部，四個保安旅，四個團的地方武裝和特種兵一部，共計十萬餘人。
華東野戰軍攻城部隊傷亡二萬六千餘人，其中陣亡官兵二千九百三十餘人。
山東百姓對華東野戰軍的作戰給予了極大的支持。
戰役期間，支援前線的糧食達一億四千萬斤，這個數字按照參戰官兵和支前民工的總人數計，可以吃上兩個月，而運送這些糧食需要小推車五十萬輛，因此支前民工達五十一萬四千人。百姓以「一切為了前線，一切為了勝利」的決心，晝夜奔走在千里運輸線上，車拉、人挑、畜馱，燈籠火把，風餐露宿，他們將大批彈藥、糧草和作戰物資源源不斷地送往前線，其中九縱獲得門板兩萬兩千五百塊，鍬橛八千把，麻袋兩萬條。維護交通的百姓日夜搶修公路和橋樑；跟隨作戰部隊的百姓冒著槍林彈雨搶救轉運傷員；戰區內的民兵則晝夜站崗放哨，堵截抓捕國民黨軍逃散官兵，在百姓編織的天羅地網中，國民黨高級軍政官員幾乎無一漏網。
山東壽光縣公安局一九四八年九月二十八日報告：
一、自濟南戰役開始時，我們即根據地委指示，作了全縣的佈置，推動全縣盤查行人。縣各機關住屯田村，西臨洱河，在村西北角修了一個大木橋，是滄濰公路必經之橋，我們在這裡每天有兩個崗哨盤查行人。本月二十八日早八點時候，政衛隊戰士劉金光、劉玉民、張宗學三武裝同志正在此處站崗，這時從西邊公路上來了兩個膠皮腳大車，車上拉著兩個女人五個男人，我們三個同志看其形跡可疑，即令其站住，檢查一下。問其從哪裡來，他們說：「從濟南來是逃難的。」
問：「你們是幹什麼的？」
答：「做買賣的。」
就每個人問其姓名。答：「徐超、李爽、萬元選、喬玉龍、喬坤〔即王耀武〕。」還有兩個女人。
又問：「你們是哪裡人？」
答：「我們都是濟南人。」
此時喬坤用白手巾蒙頭，並用棉被蓋著身體，躺在車上裝病。我們聽了他們的口音都不像濟南人，此時我們三個同志，見其形跡可疑，因距機關不遠，即送到機關來了。
二、檢查與個別談話。到機關後由審訊幹事王洪濤同志檢查，查出赤金小元寶二個，銀幣十一元，本幣六千餘元，並通行證一紙〔是益都街長楊某給他寫的〕。王洪濤同志即與他們談話〔此時王耀武仍然是在車上用白手巾蒙著臉裝病〕，我們遂先問其隨從。
問徐超：「你是哪裡人？幹什麼的？想到哪裡去？」
答：「我是濟南人，是做買賣的，我自濟南逃出想到青島去找朋友做點買賣，先維持生活。」
又問李爽：「你是哪裡人？是幹什麼的，想到哪裡去？幹什麼？」
答：「我是濟南市裡人，是做買賣的。我在仁豐紗廠做工，因為濟南完了，房子燒了，想到青島去找我父親，我父親在青島賣魚。」
又問萬元選：「你是哪裡人？是幹什麼的？想到哪裡去？」
答：「是開飯鋪的，因為沒有辦法了，想到青島去，找點工作謀生活。我是濟南人。」
根據以上三個人的談話，他三個人的語音都不像濟南人。另外他三人都說上青島也有可疑。同時又問：「你們這些人在哪裡找到一塊的呢？」他們有的說在周村，有的說在明水，有的說在濟南一塊出來的，都不一致。而且他們的神情上態度上，都不像老百姓，也不像商人。
又問兩個女人：「你倆是哪裡人？幹什麼的？想到哪裡去？」
答：「俺是濰縣南關人，在濟南做買賣，賣煙卷的，在濟南二三年了，俺要回家去，在益都西門外碰上這車，才跟上的，可問車伕。」
問：「這些男人，你們認得麼？」
答：「不認得，路上遇上的。俺路上很困難，要飯吃，跟著他的大車走。〔大車是哪的？〕大車是他們雇的。」
我們根據女人的口音，是濰縣，看樣子很老實。
又問喬玉龍：「是哪裡人，幹什麼的，想到哪裡去？」
答：「我是點心鋪的，在三大馬路緯十二路，我是濟南人，想到青島去，因為青島有朋友開車行，找他想辦法，車上那個病人——喬坤是我叔父，他在濟南叫炮震聾了，嚇出病來了。我與他一塊到青島去。」
又問喬坤：「你是哪裡人？幹什麼的？」〔這時候王仍在車上蒙著手巾，蓋著棉被，裝病很重的樣子不能下車，伸出舌頭給我們看不會說話。但是看樣子，很大的臉，圍腮鬍不像老百姓。我們拿起頭上的白手巾細看，臉上的皮膚很白，熱天的時候，很像戴軍帽的痕跡，估計他最低限度是個官。我們即叫他下車談話。最後他起來要下車時，喬玉龍即跑過去把他背下來。一會兒他要大便，喬玉龍從衣服內拿出很多的一把白色的手紙來，我們從這些地方估計，若是個官還不是小官，商人絕無這樣子。〕
問：「你是什麼時候出的濟南？都在何處住過？」
答：「我是這月十八日晚上，我看了看濟南炮火很厲害，本來無辦法，我就出了濟南，在北關住了一夜，又到北邊個小莊裡住了三晚上，看看濟南不行了，才向這走，又在明水住了一晚上，在周村住了三晚上，又在益都住了一晚上，今天到這裡來的。」
問：「你都是在誰家住的，在什麼客棧與飯店？」
答：「我是想不清，他們可能知道〔指那幾個人〕。」
問：「你要到何處去，去幹什麼？」
答：「我想到青島去，因看濟南無辦法了，想到那裡找點買賣做。」
……
五、開始審訊。當即於本日下午三點半，由王股長進行審訊。王耀武一到禁閉室就不斷要求談話，提審員提出他〔指王耀武〕時，叫他頭裡走，他不肯走，表現恐懼。他告訴提審員說：「我們倆並肩走吧。」及到提審室時，態度失常。審訊經過：
問：「你是哪裡人？」
他即說：「你是縣長嗎？〔當時他向屋周圍看望〕」
又問：「我問你是哪裡人，你問我是否縣長幹什麼？」
答：「我已經到這個地步，乾脆我就說了實話吧，我是王耀武呀！那幾個人是我的衛士。我要找縣長談談……」
當時就發現他是王耀武，遂即馬上派人去追那放走了的三個男的，二個女人。結果他們是分開走了，找到濰縣才找到兩個男的，兩個大板車和那兩個女人〔現在濰縣公安局扣押〕，那一個男人西去了，沒找到。發現了王耀武之後，當晚又做了飯給他吃了，由我們縣劉政委、張縣長與他談話，王耀武談話如下：
1、從本月二十四日十二點半的時候，我即出來了，到了濟南外圍的一道工事裡隱蔽著。這一夜下了一夜雨，我住了一夜。二十五日一天我即到了周村，在周村雇的大車，二十七日到益都，夜間走了一宿，二十八日即到了此地〔指屯田村〕。
2、這次濟南失守主要是士氣低落，即上級長官，雖然口裡不做聲，也是不高興。總之基層問題沒解決，士兵每天吃不飽穿不暖，還能打仗嗎？
3、濟南失守主要〔因〕吳化文投降，他在投降前召集營以上幹部開會，以後一個團長告知我。那時僅有四十分鐘，不過電話還能聯繫，我即告他說：「你要攻城，不攻城，隨你的便吧。」他就拉著走了。這次投降的原因，一方面是吳化文很滑；主要是何志斌這個旅長因他過去被俘受了解放軍教育，叫何把吳拉攏投降的。
4、你們〔指我們〕這個寬大政策真厲害，我們就是怕你們這個寬大政策。
5、第二〔個〕失守原因是飛機場失守，當時拾到你們的炮彈皮看是野炮，估計是在黃河北打過來的，這樣遠〔十五里多〕落到飛機場三發炮彈，結果飛機運到七個連就不敢運了，那七個連都嚇散了。
6、我築工事在濟西裡山二十多里，準備濟南不利，即撤到那個地方去，那裡早準備著給養。結果你們不打那裡，從東西攻進來了。東面是徐振中（保安六旅旅長）守東門間不大的一塊地方，才上去兩天，就被你們從那裡攻進城來，好像你們早已知道徐振中在那裡守一樣。解放軍進城以後，我找不到徐振中了。
7、國民黨老是落後，共產黨老是進步，共產黨進一尺，國民黨進一寸。我見到你們這邊整風，我也叫下邊整風，結果不管事。因為他們〔指基層〕光說不做。另外政治、經濟、文化、軍事四大要素都不如你們，因此國民黨不行。
8、明天最好送我到華東局去談談，最好發個電報去，來個卡車送我去吧！
此報告現存於山東省檔案館。
十月三日，新華社發表了題為《慶祝濟南解放的偉大勝利》的社論，這篇由毛澤東親自審定的社論稱：濟南戰役的勝利「證明人民解放軍強大的攻擊能力，已經是國民黨軍隊無法抵禦的了，任何國民黨城市都無法抵禦人民解放軍的攻擊了。」
「濟南戰役揭開了解放戰爭戰略決戰的序幕。」
一九四八年秋季，中國北方廣袤的田野上瀰漫著莊稼成熟的濃郁氣息。
國共兩軍的決戰時刻已經來臨。