第3、第6縱隊由觀城地區秘密南下，27日到達鄄城以東之紅船口，與由濮縣出發之第7縱隊第20旅會合。31日，第3、第7縱隊兩部以突然動作包圍巨野，當晚發起總攻，於1947年元旦拂曉攻克，全殲國民黨守軍。俘少將總隊副司令王自琴以下3000餘人。
解放軍收復巨野後立即揮戈東向嘉祥。國民黨駐軍棄城逃往濟寧，嘉祥遂於元旦晚8時重獲解放。
解放軍第6縱隊於進軍城武途中，獲悉金鄉國民黨駐軍整編第88師之新編第21旅，為冀魯豫獨立旅所吸引，大部在金鄉以南地區清剿，該城僅餘1個團守備，遂臨時改變計畫，轉而奔襲金鄉。國民黨軍新編第21旅立即收兵，旅部率1個團先解放軍返回金鄉城。解放軍第6縱隊於12月30日包圍金鄉，激戰竟夜，僅攻佔四關。31日及1947年元旦繼續發起猛攻，東西兩門雖曾三度突入，但由於火力較弱，在國民黨軍反擊下被迫撤出。對金鄉的第一次進攻，殲國民黨守軍1個團大部。
困守金鄉之新編第21旅，頻頻向徐州、鄭州兩綏署告急求援。21旅為蔣介石嫡系，防守魯西南的主力。為確保金鄉，蔣介石命令薛岳、顧祝同立即派兵增援。徐州綏署派整編第88師師長方先覺率第62旅及第140旅，緊急馳援金鄉；鄭州綏署則拼湊了3個團（欠1個營），歸整編第68師師長劉汝珍指揮，由荷澤東援金鄉。由河南保安暫編第4總隊司令張嵐峰率其第1、第2支隊各1個團，由定陶東援金鄉。
1947年1月2日，華東解放軍主力已回師魯南，正準備發起魯南戰役。劉、鄧根據新情況，為配合魯南戰役，決定實施圍城打援，以牽制更多的國民黨軍。除令第6縱隊一部繼續圍攻金鄉外，派冀魯豫獨立旅前出到金鄉、豐縣間，會合地方武裝偵察並遲滯可能由豐縣、魚台來援之敵，同時將第3、第6縱隊主力約3萬人集結於金鄉地區準備圍殲援敵，並將情況與圍城打援決心上報中共中央軍委。1月4日中共中央軍委複電劉、鄧，同意圍城打援的部署。
方先覺率2個旅從徐州出發，經敬安集、豐縣，6日到達魚台附近集結。劉汝珍、張嵐峰部也自菏澤、定陶向東開進。
劉、鄧根據當時情況，決定首殲方先覺部。1月6日電令第7縱隊主力趕到張鳳集（章縫集）、南魯集（位於巨野、城武之間）地區，抑留劉汝珍、張嵐峰部，並截斷其向城武、定陶的退路。令第3、第6縱隊除留一部繼續圍困金鄉外，主力立即向魚台開進。
8日天降大雪，第3、第6縱隊及第20旅、軍區獨立旅，將方先覺部2個旅包圍於魚台西北之胡家海子、楊庄、宋家窪地區，經過簡短的準備即發起進攻。第140旅由台灣開到徐州，隨即開到魚台，情況還未摸清即被解放軍包圍，9日拂曉戰鬥結束。第140旅旅部、第29團全部被殲，第28團大部被殲，少將旅長謝懋權被俘。
最激烈的戰鬥在楊庄。楊庄位於魚台城北約10里，由方先覺部第62旅主力第186團駐守。8日，解放軍第3縱隊第8旅包圍了楊庄。第186團全部覆滅，第184團亦大部被殲，殘部逃回魚台。方先覺部兩個旅大部就殲，除斃傷2000餘名外，俘旅、團長以下7000餘名。
方先覺部迅速被殲之日，正值華東陳、粟大軍進行魯南戰役第二階段包圍嶧縣、棗莊之時。蔣介石、陳誠為確保徐州安全，急令王敬久、王仲廉部放棄剛佔領的大名等地，迅速回援隴海路。
1月10日，楊庄戰鬥結束後，劉伯承、鄧小平即令第3、第6縱隊主力揮戈西向，圍殲劉汝珍、張嵐峰兩部。同時因獲悉國民黨整編第75師將經董口（鄄城西）開赴菏澤，乃急令第1、第2縱隊由陽谷向鄄城以東之紅船口急進，準備於董口、菏澤間圍殲該敵。進軍途中又獲悉整編第75師改由汲縣乘火車南開，乃令第1、第2縱隊繼續向南急進，協助圍殲劉汝珍、張嵐峰兩部。
1月11日，張嵐峰部前進到金鄉以西大田集東南之孟家鋪、劉家廟、楊家莊地區；劉汝珍部前進到汶上集附近。解放軍第3、第6縱隊首先將張嵐峰部包圍，第7縱隊主力則迂迴到汶上集以西，將劉汝珍部退路切斷。12日夜，開始對張嵐峰部發起進攻，首殲其1個團。13日，張嵐峰部向西突圍，解放軍跟蹤追擊，於城武以東之王樓，再殲其另1個團，張嵐峰帶少數隨從逃脫，於城武附近為中共地方武裝截獲。張嵐峰部被全殲。
14日，劉汝珍聞知張嵐峰部被殲，立即向定陶撤退。解放軍第1、第2縱隊經過急行軍及時到達南魯集附近，立即跟蹤西追，將劉汝珍部3個團包圍於西台集地區。
15日，國民黨軍在五六架飛機掩護下向解放軍反擊，企圖突圍。對攻入寨內的解放軍進行多次突擊，均被擊退。入夜，解放軍發起進攻。16日將劉汝珍部3個團（欠1個營）全殲。劉汝珍於被圍前已逃入定陶，倖免被俘。
解放軍第3縱隊在追殲張嵐峰殘部時，於16日夜乘勝包圍城武縣城，在炮火掩護下僅用15分鐘即登上城頭，2個小時解決戰鬥。全殲張嵐峰部輜重營及1個保安團，團長智永德被擊斃，縣政府及5個區公所亦被殲。至此，巨金魚戰役結束。