豫东战役历时20天，参战国民党军为12个整编师28个旅共25万人，中共为华东野战军和中原野战军10个纵队23个师共20万人，结果国民党军损失86000余人，华东野战军损失33000余人。此役包括了城市攻防战和大规模野战等作战方式，在一定程度上可谓国共两军决战的预演。粟裕在战役过程中决策得当，基本掌控了战场主动权，以攻城创造战机，并灵活运用攻城、打点、阻援的不同战略战术和兵力分配，确保有利条件下的决战决胜。国民党方面认为，“匪军及时另辟战场，窜犯开封，诱使国军救援，使国军对匪粟裕兵团之攻击，功亏一篑；并创造围歼区兵团及黄兵团之战机，国军则奔驰应援，陷于被动，匪军之指导甚为正确。”此战之前，粟裕为自己在中原地区集中主力打大歼灭战的提议承担了相当的压力，而战役结果则充分说明其提议的可行性与正确性。7月13日，毛泽东电告华东野战军和中原野战军，指示粟裕部“应在现地区作战至明年春季或夏季，歼灭五军、十八军等部，开辟南进道路，然后南进（不歼灭五军、十八军不走）”。中原决战的设想得到进一步落实。
华东野战军在豫东战后经过了一个多月的整训补充，8月10日提出下一步作战的三个方案，一是在豫皖苏地区作战，以歼灭第5军为主要目标；二是集中主力攻占济南；三是攻济打援同时进行。粟裕倾向于第三方案。首先，攻占济南可使华东野战军解除南进的后顾之忧，有利于中原决战的顺利进行；其次，济南已是孤城，虽然国民党军部署有重兵，但内外隔绝，士气低落，只要集中兵力，不难一鼓而下；再次，国民党援军离济南在数百公里开外，前进需时，便于部署阻击。粟裕的提议得到了中共中央的同意。8月12日，中共中央军委电示：“攻城打援分工协作，以达既攻克济南，又歼灭一部援敌之目的。”根据国民党军的部署情况，粟裕决定以山东兵团司令员许世友指挥所部担任攻城任务；集中华东野战军主力担任打援任务，并以津浦路方向为重点，在兖州、滕县及其以东地区集结了7个纵队（包括中原野战军1个纵队），另以2个纵队位于鲁西南金乡、城武地区，准备阻击商丘、砀山方向的援军，1个纵队为预备队。8月20日，华东野战军召开前委扩大会议，决定：“以攻济为主要目的，并求歼援敌之一部；部署上，以足够兵力攻城，以主力打援。"28日，军委复电，指示：“依情况发展，如援敌进得慢，而攻城进展顺利，又有内应条件，则可考虑增加攻城兵力，先克城，后打援；如援敌进得快，则应以全力先打援，后攻城。"9月2日，粟裕发出作战预备命令。