在沙土集戰役期間，粟裕令宋時輪十縱繼續擔負阻擊第5軍的任務，一、四兩縱予以配合。這倒是名副其實的“戴罪立功”。

沙土集告捷後，毛澤東立即電賀大加讚譽，並要求粟裕“乘勝南下，擴大戰果，以緩解大別山劉鄧之壓力；同時，敵範漢傑第一兵團正大舉進犯膠東，你部進一步南下至蘇豫皖地區，亦可協助饒漱石、許世友保衛膠東。”陳毅、粟裕於9月11日接到毛澤東電示後，稍作休整，遂揮師南下。

9月20日，在魯豫邊界，曹縣以南，陳粟大軍巧遇一位故人：胡璉第18軍。

7月底南麻臨朐戰後，胡璉18軍便一直駐紮于膠濟路西段的淄博、章丘，全軍由三師六團恢復為三師九團編制，兵力達到四萬人；9月6日，段霖茂98軍在鄆城被圍後，顧祝同判斷陳粟有南下企圖，令胡璉立即南下隴海路，然後搜索北上，阻擊陳粟大軍。

終於，兩軍在曹縣南郊迎頭相撞。

對於7月份南麻臨朐戰役的慘敗，粟裕是這樣理解的：

1、南麻之戰，未能殲滅胡璉18軍，主要是留給該軍長達半個多月修築工事的時間，以至於粟裕發起攻擊後，18軍已修築起堅固完備、縱深立體的防禦工事；

2、臨朐之戰，未能殲滅第8軍，主要是該城制高點朐山被8軍所控制，火力可以俯瞰全城，導致“我軍”傷亡重大；

3、整個南麻臨朐戰役期間，陰雨連綿，導致土地泥濘，不利於“我軍”衝鋒。

此刻，在曹縣與18軍狹路相逢，此地周遭皆為平原，18軍搶佔不了任何制高點；兩軍倉猝相逢，更無時間修築什麼完備工事；此際，天空晴朗，萬里無雲，不會有天公壞事；論兵力，敵軍總數三萬，我是其近五倍；敵軍千里迢迢，遠道而來，舟車勞頓，而我以逸待勞。思忖至此，粟裕下定決心，再度圍殲18軍！

那狡如狐猛如虎的胡璉，與粟裕同志自南麻一別，一晃兩月未見，千里迢迢來尋故友，此番恰在曹縣偶遇，不知故友是否無恙，倒也不慌不忙，命覃道善率第18師，駐守土山集，他自率楊伯濤第11師、王元直第118師駐守大義集，互為犄角，同時向徐州呼援。

顧祝同命邱清泉第5軍自鄆城南下赴援，令羅廣文14軍自蘭考東進。

曹縣之戰，粟戰神部署如下：

1、粟裕親率葉飛一縱、陶勇四縱共三萬餘人負責佯攻大義集，牽制18軍主力；

2、陳士榘率何以祥三縱、王建安八縱、陳銳霆特縱，約六萬人，負責圍攻土山集，全殲覃道善第18師；

3、宋時輪十縱、王秉璋十一縱，約三萬人，負責阻擊第5軍；王必成六縱為總預備隊。

不知為何，一向情報迅捷的共軍，此次未收到羅廣文14軍東援的消息；而粟裕甚至不知18軍已恢復三師九團建制，南麻之戰，該軍為三萬人，此刻，已有四萬人。

粟戰神部署既定，兵貴神速，9月22日拂曉，各路共軍即向土山集、大義集殺將而去。