8月初，王耀武向南京国防部报告济南周围人民解放军云集，情况吃紧。蒋介石也感到济南孤立无援，必须加强守备兵力。遂于8月上、中旬命令将青岛的整编第32师第57旅和徐州的整编第83师第19旅紧急空运济南；命令国防部迅速空运武器弹药补充济南的整编第84师。

    4日至10日，国民党军统帅部根据蒋介石关于坚守济南、组织会战的作战意图，经多次会议，制定了一个《济南会战计划》。经蒋介石批准，于23日下令实施。《济南会战计划》包括“作战计划”和“作战指导要领”两部分。

    “作战计划”提出：华中、徐州国军要以各个击灭华中解放军为目的，除以各绥靖区部队分别对苏北、大别山、大洪山、江汉区及陕鄂边地区，利用地障积极“清剿”，防止解放军扩展外，应将主力部队编组进剿兵团，分别控制于陇海、干汉、津浦三路及汉水、丹江两河沿途各要点，先行充分战备。在战备未完成前，各兵团战略暂取守势，战术则取局部攻势，以一部在其集结地区附近配合绥靖区部队施行“清剿”。一俟战备完成，实力充沛，即行大举“围剿”，分股歼灭解放军，尔后再准备进击华北地区。在准备时期，如解放军主动大举进攻时，应放弃不必要之点线而坚守重要战略点线，各进剿兵团在统一指挥下迅速寻求解放军主力而击破之。

    “作战指导要领”若干条。其中第6条规定：在徐州方向，如华东解放军主力北出鲁西时，即以第2兵团施行猛攻，不使其有整补之机会，同时依情况以第7兵团“进剿”苏北或鲁南。如华东解放军主力越陇海路南进时。则以河南新乡地区第40师为基干，配合地方武力秘密进击濮阳、范县等地区，袭击、破坏华东解放军后方基地。

    《济南会战计划》对王耀武固守济南作战要领，作了如下规定：

    1.济南防备应尽量缩小防御圈，守备要点；

    2.控制强大预备队，采取机动防御，依火力及机动部队出击以歼进犯之敌；

    3.注意夜间防御战勤加演练。

    《济南会战计划》总的企图是：战略暂处守势，战术取局部攻势，华中方面以“清剿”行动，牵制中原解放军主力，以配合徐州方面作战。徐州方面，以第2绥靖区王耀武部10万余人坚守济南，消耗疲惫华东解放军主力；以第2兵团集结于商丘一带、第7兵团集结于新安镇一带、第13兵团集结于宿县、固镇地区，加紧整理补充。在济南遭到攻击时，3个兵团迅速北上增援，在兖州、济宁间与华东解放军主力决战，一举击败华东解放军主力，并解围济南。

    为加强徐州方面作战力量，国民党军统帅部还决定以济南、青岛为主基地，北平、徐州为辅助基地，集中战斗机162架进行空中支援，另以重型轰炸机42架对华东解放军前方、后方及运输线进行轰炸。

    豫东、兖州战役后，华东野战军外线兵团已回师山东，与内线兵团会师。王耀武预感到华东解放军大举北调必有新的战略意图，即召集幕僚开会分析解放军企图。幕僚们认为：

    1.山东省除济南、青岛、临沂等几处以外，其余都被解放军占领。以济、青、临三处而论，当数济南遭受解放军进攻的可能性最大。解放军为了巩固后方，必将集中力量攻占济南，拔除这个心腹据点，使华东、华北连成一片，以控制津浦路徐州到天津间及胶济路经济南、德州至石家庄的交通运输线，利于华东及华北的机动作战。

    2.潍县、兖州的作战情况说明，解放军的炮兵及工兵力量已大大增强，并且有一定的技术和攻坚能力。

    3.解放军对胶济铁路、津浦铁路及新占地区的公路，不但不破坏，而且均在抢修中，并逐渐向济南延伸；在作战中所获的火车头及车厢等，也大部修好。这显然是为进攻