虽然在半路伏击阿巴泰带领的清军援军计划落空之后，但既然将清军给引出来了，就决不能把清军放走，伏击不成，那就攻为围歼，因此周少桓一面下令，首先让七旅在南驿阻击阿巴泰部，同时也马上开始重新布置围歼阿巴泰部的计划。
第一步周少桓命第九军特种兵旅，由小道绕过清军，去袭取泰安，首先切断阿巴泰部的退路；接着又命第五军第八师，第十师，第九军第十四师分别进驻高家店、三王庙、郭家堂，孔村、袁家村等地，对阿巴泰部形成围攻之势，又抽调了二个骑兵团，作为预备追击兵力，再加上阻击的七旅，中华军己经出动三个师、一个旅、二个骑兵团，总兵力己经达到了四万三千左右，因为围歼战不同于其他战斗，必须要有超过敌军的兵力，才能将敌军围而歼之。
另外周少桓也考虑到，兖州城里的李率泰部，有可能会杀出城来，与阿巴泰部汇合，这样一来，围歼阿巴泰部的计划，就有可能出现变数。现在驻守兖州城外的兵力只有十二旅、二十七旅，牵制李率泰部有余，但想将李率泰部困在兖州城里，兵力还有所不足，因为还必须防备李率泰不离阿巴泰，向西南逃跑，逃进河南境内。
因此周少桓又下令，将驻守济宁州的四旅也调来参战，把济宁州移交给反清的起义军守卫，同时也出动郑成功部的人马，合围兖州城，又给他们配备了一个骑兵团，接应预备队。作为这样一来，围攻兖州的兵力也超过了三万八千左右，足以将清军堵在兖州城里了。
三天之后，周少桓收到特种兵旅发回的报告，泰安己经被特种兵旅成功攻取，而这时中华军的其他各路人马也都全部到位，于是周少桓立刻下令，两处同时向清军发动进攻。并且在战前也发下了动员令，告诉全军的士兵，这是取得山东战役胜利的关建一战，要求全军都要努力作战，争取多歼灭敌军。
围攻兖州的战斗是由第十军的军长章一平指挥，因为在围攻兖州的部队中，以第十军的部队最多，有两个旅和一个骑兵团。
接到周少桓的命令之后，章一平立刻做出了进攻兖州的计划，其实进攻的方案很简单，因为现在兖州的清军放弃了所有的外围阵地，全部都撤进城內防守，因此这个时侯也没有什么计策，直接攻城就行了，于是章一平也下令由四旅、十二旅、二十七旅以及郑成功部各攻一门，自己带领骑兵团，四面接应。
命令下达之后，三个旅和郑成功立刻出兵，将兖州城团团围住，向四门发动进攻。
虽然在攻城之前，章一平并沒有眀示，但各路人马互相之间，也都存在着比试的心里，当然都希望自已能够第一个攻克兖州的部队。也包括郑成功在内，这一次他被调入山东作战，但在前期中华军都是在调动清军的兵力，并没有和清军全面开战，因此郑成功部人马也一直没有得到出战的机会。现在终于等到了出战的时候，郑成功自己也希望自己能够有好的表现，这样才不付盟军之名。
因此在攻城战开始之后，各路人马都十分勇猛，枪声大作，炮声轰鸣，就是在城里也能听得清清楚楚。
而这时李率泰也不仅大为后悔，因为中华军围困了兖州半月有余,一直都沒有来攻打兖州,而是把主要的目标放在打击阿巴泰部的援军身上。一开始李率泰还有些紧张，但时间长了，也就稍有些安下心来，认为中华军在消灭阿巴泰的援军之前，是不会来进攻兖州。而阿巴泰一时半会还能撑得住，自巳暂时到不用担心，因此也把主要的精力放在怎样逃出兖州上。是向北冲出兖州，与阿巴泰汇合，还是向南逃进河南或者是徐州去。
那知中华军是同时对城外的阿巴泰和兖州城发动进攻，结果李率泰也是又悔又怕，要知道是这样，就该早一点杀出兖州，不管是向那个方向逃走，也总比困在城里坐以待毙强。但现在兖州的四门都被中华军堵住了，想逃也逃不出去了。
不过己经到了这个地方，也没有别的办法，只能先坚守城池，等多撑一天是一天，因此李率泰也下令，分令陈锦、夏成德、夏景海、吴朝佐等人各带三千人镇守兖州四门，务必要坚守住城池。
虽然说清军守城的兵力也不算，但缺少火器，毎个门只有二百名火铳兵，三门火炮，这么一点力量当然是不够的，别说是中华军的三个旅，就是郑成功部的人马，也有一千五百多支火枪，三十余门火炮。因此在战斗一开始，四个城门的清军都被中华军或郑军的火力给牢牢压制住，只能躲在城垛口下面，根本就不敢露出头来。
而各路人马也都在火力的掩护之下，趁机发动地面进攻的部队，开始向城墙发动进攻。中华军的三个旅分别都推出装满火药的爆破车，渡过护城河，靠近城墙，将爆被车靠在城墙边上，点燃引线。
在兖州城的东、西、北三面先后都发出了震天的巨大爆炸声，三声爆炸的前后相差还不到十五分钟。兖州城东、西、北三面的城墙都被炸出一个大豁口来。
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