炮火停止以后，我军各路纵队从四面八方冲向敌人的主阵地，但这时七十四师仍保持着相当的战斗力，敌人躲在被击毁的汽车、坦克、辎重后面与我军对抗。
相反我军倒是很乱，因为有不少部队在敌人中间实施了穿插，加上参战的纵队多达六个，番号复杂，又是在运动中攻击敌人，所以各部队的建制已经被打乱。
我军各个番号的部队混杂在一起，已分不出哪些人是一纵的，哪些人是六纵的；哪些是四纵的，哪些是九纵的。
好在华野的各级指挥员都实行的是提前指挥，即司令部指挥到纵队，纵队指挥到师，师长和政委到团里指挥，团长到营里指挥，而营长一般都是直接带着连队作战。这样有一个好处，就是遇到各种复杂的情况部队不会慌乱，因为有上一级的首长在身边，能够处理各种复杂的情况。
当时这种提前指挥的体制发挥了很好的作用，尽管部队的建制已被打乱，但由于在基层指挥作战的都是中高级指挥员，他们很自然的就形成了一种共识：即不分单位，不分番号，主动协同，哪里有敌人就向哪里打，就向哪里冲。
部队打得积极主动，甚至都不用下命令了，全军上下只有一个目标：将七十四师彻底歼灭！
在我军的强大攻势下，敌七十四师有组织的抵抗渐渐减弱。师长张灵甫率领师部的随从人员，钻进一个不大的山洞里，试图进行杀身成仁的最后一击。
这时我军六纵一支部队已冲进山洞附近，在一通喊话令其出来缴械无效以后，部队发起了攻击，各种长短枪一起朝洞内开火，还有人扔进了手榴弹。
父亲说：张灵甫不应该用顽抗付出生命
震耳欲聋的爆炸声结束后，除了少数几个人生还外，包括师长张灵甫在内的山洞里的人都被击毙。
至16日上午十时左右，七十四师有组织的抵抗都停了下来。我们原来制定的一昼夜全歼七十四师的任务提前完成。孟良崮地区顿时沸腾起来，我军战士对天鸣枪欢呼胜利的到来。
张灵甫的死，多年来一直被传为自杀，其实这个“悬案”早在打扫战场时就已经有了定论。
其实，张灵甫刚刚死的时候，部队里也都传说是他用手枪打碎了自己的脑袋，因为俘虏兵也是这样交待的。
华东野战军第四纵队司令员、参加与指挥孟良崮战役的陶勇感到像张灵甫这样一个重要人物的死因一定要搞清楚。陶勇带着几个士兵和他的保健医生来到孟良崮600高地，那里到处都是国民党兵的尸体，还没有来得及打扫，由于腐烂已经发出恶臭。
他们在高地的尸体中寻找，由于张灵甫穿着将官制服，所以在尸体中比较显眼。鉴于国民党高级将领自杀习惯于用手枪打太阳穴，所以首先验头。验尸后发现他的头部并没有致命伤，只是面颊擦去一块皮，估计是被击毙后摔的。
解开张灵甫胸前钮扣，发现其前胸有两个枪眼。这样可以判断出子弹是穿过心脏从后背飞出的，两枪眼估计是200米以外远距离射击的。枪眼口径也符合我军战士使用的美制"加拿大"冲锋枪口径。所以当即就排除了自杀。
不过，我父亲对此一直有些遗憾。他认为当时如果采取的措施得当，是完全能够生俘张灵甫的。
得知张灵甫被击毙的消息，作为华东野战军最高首长的陈毅司令员，沉思片刻后做出了一个决定：找一口上等的棺材，将张灵甫就地掩埋。
我父亲理解陈司令员的用意，作为实行革命人道主义的共产党军队，要体现出我们的宽广心怀。这也是对敌人宣传我军杀人放火、无恶不作的一种回击。
在开战前，张灵甫还颇为自信地说：“本人同共产党打了20多年的交道了，对山大王战术了如指掌。你不打，他就跑出来捣乱觅食，一打就钻山沟。不久前他们在莱芜拣了便宜，并不能说明他们有什么了不起，了不起的队伍是不会躲到山沟里去的。本人没有李仙洲的雅量，既不会手软，更没有礼物好送，要奉送的是一记铁拳。我要打掉陈毅的主力，把陈毅这个山大王捉拿归案。”
