1947年4月22日，为了遏制国民党军对山东解放区的重点进攻，华东野战军在司令陈毅、副司令粟裕的指挥下发起了泰安战役。第10纵队等部承担对城内守军——整编72师杨文泉部的围攻任务，第1、3纵队则沿泰安以南的铁路两侧前出，布下伏兵，准备在敌人增援时实施围点打援，借机打乱敌方进攻部署，争取战场主动权。

战斗一开始，第10纵队推进迅速，当晚就将守在外围的四个营消灭掉；到23日，第3纵队第8师和特种兵纵队的重炮团也投入战斗，顺利攻占了城外的摩天岭、嵩里山等制高点。到24日，泰安城已被我军从四面包围。城内的整编72师师长杨文泉焦急地呼救，却始终看不到援军赶到的迹象。

实际上，不只是杨文泉焦急，围攻方的华东野战军方面也很紧张。按编制，整编72师与整编75师、85师同属欧震第2兵团，而这两师驻守的大汶口距泰安不足三十公里；第2兵团的骨干——被称为五大主力之一的第5军驻扎在约百里外的石莱镇，作为中国第一支机械化部队，百里路程在当时也不过一晚上的行程。本应很快到达增援的部队，却迟迟没有行动。

在接下来的三天里，原本近在咫尺的部队仍然没有向泰安靠拢。炮火呼啸、城内守军被打得狼狈不堪，但这些友军就是不前来增援。陈毅、粟裕见敌方拒不增援，判断可能要加大攻势，于是把原本负责伏击援军的第3纵队也拉上前线，试探敌人究竟还有多大的抵抗意志。结果两天后，泰安守敌全线崩溃，师长杨文泉被俘，仍未见到第5军等部赶到支援。

尽管主力部队没有来，泰安城还是等到了一支旅的援兵，不过这支援军本就是整编72师内部的部分兵力。整编72师下辖34旅以及新13、新15两个旅，合计兵力在二万八千余人；最初杨文泉奉命占领泰安时只带来了34旅、新13旅和新15旅45团的两个营，新15旅的主力则留守在平阴、东阿、肥城等沿途县城，未能及时集中增援。

这支声称有二万八千余人的整编师在关键时刻得不到重视，究其原因在于它本身是由川军杂牌部队组成。虽然在整编时（文中提到1956年4月，但结合语境应为国民党整编年份）蒋介石委派了中央军的嫡系将领、94军副军长杨文泉接管该师，但该师各级军官仍多为四川人，因此难以被视为中央的嫡系部队，地位和信任度不高，这也导致在调动和支援上受到影响。

更重要的原因是当时担任山东战场前敌总指挥的陆军总司令顾祝同，出于对前人失败教训的警觉，不愿采用南北对进分进合击那样可能被各个击破的战术。他总结经验后实施了一套保守而稳健的战术：集中兵力、密集靠拢、加强纵深、逐步推进。近两个月来，顾祝同严格执行这一方针，各部队紧密协同、以集团滚进密集平推的方式向前推进，甚至对每天行军时间和宿营间距都有严格规定。凭借这套战术，他在四月初就打开了津浦铁路兖州至济南段和临沂到兖州的公路，稳固控制了鲁南地区。因此，顾祝同不会为了抢救一支被认为是杂牌的部队而打破已建立的密集队形与阵线。 综上，在泰安战役中，我军通过迅速夺占外要点并实行围城与伏击，成功将守敌隔断并最终击溃；而敌方虽在地理上有近在咫尺的援兵，却因兵力性质、指挥意图和整体战术考虑而未及时形成有效支援，导致整编72师孤立受创，最终城破人俘。