8月中旬，晋冀鲁豫野战军出击陇海铁路开封至徐州段作战，打乱了国民党军对解放区进攻的南线部署。下旬，国民党军统帅部匆忙从陕南、豫西追堵中原军区突围部队的兵力中抽调3个整编师，从淮南、徐州等地抽调1个军和2个整编师，加入冀鲁豫战场，连同原在郑州、新乡、商丘等地的8个整编师，共14个整编师32个旅约30万人，企图优势兵力钳击晋冀鲁豫野战军主力于陇海路以北定陶、曹县地区，占领鲁西南，然后打通平、汉铁路(北京至汉口)。
为此，国民党**主席蒋介石派国防部长白崇禧、参谋总长陈诚到开封督战，令郑州绥靖公署主任刘峙到考城、民权前线指挥。其部署是:以郑州绥靖公署所属整编第68、第55师各1个旅及暂编第4纵队1个支队由兰封至商丘一线进攻曹县，整编第3、第47师自封丘分两路进攻定陶及其以北地区，整编第41师由封丘进攻东明;以徐州绥靖公署所属第5军和整编第11、第88师共5个旅的兵力，由虞城至徐州一线进攻鱼台、丰县、城武(今成武);另以13个旅在安阳、新乡及其以东地区佯动，以4个旅和2个保安支队位于陇海铁路开封至商丘段维护后方交通。
晋冀鲁豫野战军司令员刘伯承、政治委员***分析徐州一路中虽有所谓国民党军五大主力中的两个军，但非主攻方向;郑州一路只有整编第3、第47师战斗力较强，如能歼其1个师或2个师大部，即可打破敌之进攻。我军士气高昂，有根据地人民的大力支援，只要充分利用敌人弱点，积极刨造战机，实行集中兵力，各个歼敌，是可以粉碎其进攻的。
因此，决心从豫北遇第2纵队来定陶地区参战，集中4个纵队5万余人，4倍于敌的兵力，准备首先诱歼整编第3师(辖第3、第20旅)于定陶以西韩集地区，尔后视情况再歼整编第47师一部或大部。
部署是:以第2纵队(欠第4旅)和第6纵队主力共5个旅为右集团，以第3纵队(欠第9旅)和第7纵队共5个旅为左集团，集结于定陶县城西南地区，准备分割围歼整编第3师;以第6纵队两个小团采取运动防御，消耗、迟滞整编第3师，将其诱至预定战场;以第3纵队第9旅1个团和冀鲁豫军区第5军分区部队阻击整编第47师，扩大其与整编第3师的间隔;以第3纵队第9旅2个团和冀鲁豫军区第5军分区1个团位于曹县以南，阻击整编第68、第55师等部;以冀南军区独立第4旅牵制整编第41师}以冀鲁豫军区独立旅和第3军分区部队位于城武地区阻击第5军等部。
9月2日，整编第3师在第6纵队2个团的节节阻击下，伤亡1500余人，进占秦砦、桃园地区。整编第47师进占黄水口、吕砦地区。此时，刘峙将整编第3、第47师会攻定陶的计划，改为整编第3师进攻菏泽，整编第47师进攻定陶，这样该两师的间隔即由原来的7.5至10公里扩大到10至12.5公里。
而其余各路国民党军分别被阻于东明西南、曹县以南和单县、城武以东地区，距整编第3、第47师达40~100公里。刘伯承、***当即决定乘徐州、郑州两路敌军钳形攻势尚未合拢，整编第3师已经疲惫，且与整编第47师间隔加大之机，于3日晨放手诱整编第3师冒进，并将战场由韩集西移大杨湖地区。
待整编第3师进入预定战场后，右集团主力向南，一部由东向西攻击;左集团先楔入整编第3、第47师之间，然后主力由南向北攻击整编第3师，一部向南阻击整编第47师。