顽抗。第4、第6、第8、第9纵队合力总攻，解放军一纵切断黄伯韬、张灵甫之间的联系。八纵、九纵形成包围之势。黄伯韬见状危急，急率整25师前来支援。张灵甫向黄伯韬撤退。解放军切断（整）七十四师退路，张灵甫向黄伯韬靠拢。张灵甫被优势解放军压迫，孟良崮乃光秃秃之石山，山上无水。**水冷式马克沁机枪，无水不能发挥威力。解放军弹密如飞蝗，射击在石头上，跳弹横飞，一弹连伤数人。（整）七十四师损伤惨重……战至17时，将******军精锐“五大主力”之一整编第74师全部歼灭，张灵甫在发完最后一份电报后与副师长仁杰,旅长卢醒等集体自戕！悲壮！壮哉！
1947年8月由人民解放军华东野战军政治部编印的《蒋军七十四师的调查研究》一书中（五．内战时期——从参加内战到孟良崮全军覆没）记载：“5月12日自垛庄北犯我坦埠，企图攻略沂水，甫遭接触，即南窜孟良崮山区，我野战大军加以重重包围，于5月16日，全歼该顽于孟良崮。除张灵甫、蔡仁杰、卢醒等自杀，及战斗中击毙七千余名外，其官兵万五千人悉数被俘。”
张灵甫在战死前有遗书：“十余万之匪向我猛扑，今日战况更趋恶化，弹尽援绝，水粮俱无。我与仁杰决战至最后一弹，饮诀成仁，上报国家与领袖，下答人民与部属。老父来京未见，痛极！望善待之。幼子望养育之。玉玲吾妻，今永诀矣！”
国共两党的评价
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张灵甫阵亡后，**称其“杀身成仁，为党尽忠”，蒋介石闻讯亲撰祭文：“以我绝对优势之革命武力，竟为劣势乌合之匪所陷害。真是空前大的损失，能不令人哀痛！”蒋介石为其颁发第3号旌忠状，在南京玄武湖畔为其修建纪念碑（国民政府败退台湾后被拆毁），将山东蒙阴县改名为灵甫县（1949年后恢复原名），并将英国援助的1艘驱逐舰命名为灵甫号(该舰官兵于1949年5月起义投奔解放区,舰只被英国收回转卖给埃及)。在台湾的忠烈祠，张灵甫是烈士第一人。台湾高雄县凤山市有张灵甫路，陆军军官学校内有张灵甫纪念馆。
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中国人民解放军在张灵甫阵亡之处刻字庆祝，上书“击毙张灵甫之地”。张灵甫的尸体后来被掩埋在沂水县野猪旺村后山冈上。现在，孟良崮被**列为爱国主义教育基地，以纪念孟良崮战役的战果。
历史评价
张灵甫将军是一个爱国者。在抗日战争中带领部队打过无数硬仗、恶仗和胜仗，多次负伤，身经百战，九死一生。作为许多中国当代后人，可能只知道张灵甫及其74师（抗日战争期间称74军）在孟良崮战役中被陈毅、粟裕将军指挥的华东野战军全歼这一国共内战历史上的经典战例，而对于张灵甫将军在此之前的其他生平事迹，尤其是张将军在二战期间参与的许多和日寇军队之间正面进行的恶仗和硬仗却知之甚少。张灵甫所在的74军是一支抗日英雄部队，在军长王耀武将军的率领下几乎参加了抗战8年内所有国民革命军针对日军的重大战役，毙伤日寇无数，屡挫日军精锐，创造了全国闻名的德安大捷，被誉为抗日铁军。如果这段历史不为后人所知，那么对于壮烈牺牲殉国和流洒过鲜血的抗日英烈们显然是不公平的，这也是最令国人痛心疾首的事情。作为有良知的中国人，我们有责任把这段真实的历史昭告中国的后人们，使他们对于发生在60多年前那段中华民族的苦难历程有一个比较全面的了解和认识。作为历史唯物主义者，我们不应只以意识形态和个人成败论英雄，我们应该破除中国传统文化中的"胜者为王、败者为寇"的历史糟粕，能够从历史的高度上客观、全面地评价张灵甫将军作为一名职业军人的一生所为，方不失为偏颇。
兴起于军旅,而死于行伍,此为天经地义之事,可谓张灵甫一生命运的概括。