1945年8月9日，毛泽东发表《对日寇的最后一战》的声明。8月10日24时至11日18时，八路军总司令朱德连续发七道命令，要求各解放区抗日武装部队向其附近各城镇及交通要道的日、伪军队及机关发出通牒，迫令其投降，对拒不投降者，应予以坚决消灭。

为实施大反攻，鲁南军区主力与基干部队被编成山东野战兵团第八师和警备第八、第九旅，组成第五路大军，鲁南军区司令员张光中任前线指挥部指挥，政治委员王麓水任前线指挥部政治委员，奉命向徐州进军。当第五路大军主力抵达徐州近郊时，国民党军主力已抢先占领了徐州。由于形势发生新的变化，鲁南军区遂停止了对徐州的攻势，调集兵力，回师北上，扫除第五路大军进军时尚未来得及拔除的铁路两侧的日伪据点，转向中小城镇进军。鲁南前线除留警备第十八团于运河以南监视南面之敌外，第八师受命北返，于9月初到达峄县西南地区，作攻取峄县城的准备。

王麓水率第八师官兵经过紧张的战前准备，于9月9日20时对峄县城发起总攻，第二十二、第二十三团担任主攻，第二十四团为二梯队，担负打敌增援任务。第二十二团第十一连担任突击队，在北城墙架设云梯，首先登上城墙的十几名勇士同守城敌人展开肉搏战。排长王成文率领突击排迎战增援之敌，展开了激烈的巷战。第二十二团各营很快从突破口冲入城内，向敌人据守的各个据点展开猛攻，一批批伪军被迫缴械投降。

第二十三团在攻打峄县城南关日军据点时，枣庄大批日、伪军前来增援，被第二十四团击退。第二十三团歼日军一部，180余名残敌在拂晓前逃往枣庄。第二十二团在峄县城同伪军激战4个小时，战斗胜利结束，歼灭伪军和伪军政人员1500余人，俘虏伪县长石振九、伪警备大队队长庞明学、汉奸龙希贞、王占牛等，缴获大批武器、弹药和其他军用物资。

此次战斗是鲁南军区主力整编为山东野战兵团第八师后的第一仗。首战告捷，大大鼓舞了枣庄抗日军民，也给拒不缴械投降的日、伪军以有力打击。附近各县、区纷纷派出慰问团，赶来慰问子弟兵，全城军民共庆胜利。峄县城解放后，兰陵县委、县政府改称峄县县委、县政府，进驻峄县城。

从8月9日反攻开始至9月10日峄县城解放，为时一个多月的大反攻作战胜利结束。至此，枣庄地区除了枣庄、临城被敌人占领外，其他地区全部解放。