74軍覆沒後，湯恩伯、黃百韜、胡璉等前線將領在唇亡齒寒之下，知恥而後勇，聯電顧祝同，要求按原計劃猛烈進攻共軍；然而，蔣介石卻下令各部隊原地待命，各部隊長齊往徐州召開軍事檢討會議；顧祝同回電蔣介石，此正是各部隊長圖戴罪立功，奮勉殺敵之良機，要求暫緩開會；蔣斷然否定，顧祝同只得下令前線諸將領停止進攻，返徐參加檢討會議。

5月17日下午，74軍副軍長邱維達（兼嶧棗台警備司令）與陳誠自南京抵達孟良崮，湯恩伯見到陳誠後，失聲痛哭；邱維達望著漫山遍野74軍犧牲將士之屍骸，潸然淚下。

邱維達在700主峰山洞裡發現了副軍長蔡仁傑、58師師長盧醒、57師副師長明燦、參謀處長劉立梓、171團團長周安義等自盡諸將領的遺體；但沒有找到張靈甫的遺體，直到今日，張靈甫屍骨何存，仍是未解之謎。

蔣介石於5月19日抵達徐州。至今，我們仍無法知道，徐州戰區各將領在蔣抵達之前，是否有串供。我們只能看到公開的記錄：在檢討會議上，黃百韜表示願意一人承擔全部之責任；但他同時指出，74軍之敗沒，主因系張靈甫貪功冒進，孤軍深入，造成兩翼脫節；而顧祝同、湯恩伯、李天霞等其他所有將領皆表贊同。

最終宣佈的對有關人等的處罰：

1、撤職留任，以觀後效：第25軍軍長黃百韜；

2、撤職查辦：第一兵團司令官湯恩伯；

3、解送南京軍事法庭嚴審：第100軍軍長李天霞槍決；第7軍副軍長李本一服刑三年；

4、鄭州指揮所主任范漢杰接任第一兵團司令官；李延年接任鄭州指揮所主任；第74軍副軍長邱維達升任軍長，重建74軍；100軍副軍長周志道升任軍長。

5、徐州陸總參謀長張秉鈞主動請辭，由國防部作戰廳長郭汝瑰接任徐州陸總參謀長；羅澤闓接任作戰廳長。

湯恩伯回到南京後，隨即被蔣介石任命為首都衛戍司令兼陸軍副總司令。說起來，這已是湯恩伯第二次被撤職查辦了。第一次是在1944年的豫湘桂戰役，其部被日軍完全擊潰，當時湯氏被撤職查辦的結果是改任第三方面軍司令官。

被押赴南京接受軍法嚴判的李天霞、李本一，數月後便被保釋。李天霞不久後出任第一綏靖區副司令官，李本一於次年3月接任第7軍軍長。

這便是蔣介石執意要趕赴徐州“殺人”，為此不惜讓共軍從容撤退的大結局。此等領袖、此等政府、此等軍隊，不亡何待？

許多中共的歷史教材稱孟良崮戰役是中共由戰略防禦轉向戰略進攻的轉捩點，這實在是無稽之談。

相反，國軍在關內戰場有三個獲勝的機會:

第一個是胡宗南1947年3月能否在西北擒獲毛澤東，或殲滅彭德懷所部；

第二個便是孟良崮戰役，如果蔣介石聽從顧祝同的請求，同意前線國軍猛攻共軍，當時第5、第7、第18、第25、第48、第100軍各軍均在與當面共軍激烈絞殺中，即使共軍再擅長機動轉移，也不可能全數揚長而去；只要後續部隊及時跟進，是極可能在孟良崮四周重創華東共軍主力的。第74軍不會白白犧牲而毫無代價；

第三個機會，是後文會重點提到的范漢杰第一兵團的問題。

1946年的裁軍整編，第74軍由三師九團裁編為三旅六團的甲種師，第100軍裁編為兩旅四團的乙種師，因此大批74軍軍官隨王耀武至山東工作；

此次邱維達奉命重建74軍，他們中的許多人被調回74軍，王耀武並將第二綏靖區軍官總隊、教導總隊、學兵總隊及第二警備旅、特務旅等同時調入74軍；蔣介石亦命將裝備精良的廣東航空警備旅編入74軍；在南京、徐州、臨沂等地的傷兵醫院中，有兩千多名74軍受傷官兵傷癒後，重返部隊；駐臨沂的原74軍戰車連、榴彈炮營、輸送營兩千餘人；及由邱維達負責整訓的隸屬嶧棗台警備司令部的三個團：153團、169團、174團。

當年9月，邱維達在南京玄武湖翠洲建造了「整編第74師剿匪陣亡將士紀念塔」。南京淪陷後，該建築及戴笠墓地被共軍一同摧毀。

重建後的國民革命軍第74軍：

軍長：邱維達

第51師師長：王夢庚，原51師副師長，該師官兵基本全部來自原74軍；

第57師師長：杜鼎，原57師副師長，該師官兵全部來自第二綏靖區；

第58師師長：羅幸理，原58師參謀長，時任第二綏靖區副參謀長，該師基本部隊為原廣東航空警備旅。

注：前中華民國行政院長、國防部長、參謀總長郝柏村上將，在對蔣介石下令不允許前線部隊急攻共軍，而必須返回徐州開會，做出了這樣的慨歎：“四十萬兵力所形成的包圍態勢和戰機，化為烏有，陳粟二十余萬共軍揚長而去，令張靈甫及其部二萬餘將士白白犧牲，殊堪可惜。”