为保卫胶东，粉碎敌人进犯阴谋，六十二师奉东线兵团之令，于8月30日晚由诸城出发，9月3日进至日（照）、莒（县）待机。5日中午，驻高密之敌六十四师一五六旅配合还乡团，乘虚袭击并占领诸城。六十二师得悉诸城被敌侵占的消息后，当即向诸城疾进。

7日，六十二师各部队对诸城完成合围。当晚，纵队令五师、四师由城东及东北方向实施突击。六十二师于9日晚以十三团向东门发起攻击。午夜3时，该团以迅猛的动作，一举突破了东门的东北角城楼，歼敌一部。次日上午，该团一、三营向东门外攻击前进；二营为预备队，随团跟进。当三营向城墙突入时，遭敌地堡火力封锁，前进受阻。八连八班长“爆破大王”李世楼挺身而出，带1个战士，在火力掩护下，连续炸毁两个地堡，为部队前进开辟了通路，八、九连乘机攻进城内，一营由三营突破口进入，当沿城楼东北角向纵深发展时，敌人疯狂反击，一营长周爱勇带领部队勇猛冲杀，不幸中弹牺牲。在一、二、三营全力进击下，敌退，遂继续向城内大街发展进攻，很快与四师部队汇合。同时，六十二师十四团从东南突入城内，十三、十四团并肩勇猛突击，与敌展开激烈巷战，迅速控制了东西大街，歼敌500余人。此时，东北援敌已迫近，南线指挥所令六十二师配合七纵于11日拂晓前坚决歼灭守城之敌，并命令六师对大道口来援之敌实施坚决阻击。基此目的，六十二师及兄弟部队组织勇猛攻击，激战至拂晓，发展顺利，敌旅长刘震湘固守天主教堂核心据点，惊慌万状，呼救求援。由于野指认为继续攻击可能遭东北敌合击，遂令放弃对诸城之敌攻击。