王耀武判断我军的主攻方向在西面，目标首先是占领机场，遂将预备队整编八十三师十九旅调往机场方向，并将整编七十四师五十七旅收缩入城，准备用于城西防御。
我军西兵团十纵由西向东攻击。拂晓时分，守军十九旅五十五团闻风撤退，二十八师官兵追敌至济南以西的古城附近，歼灭整编第二师二一一旅的一个团部。在向古城攻击时，突击部队一度受阻，后改用土工作业的手段挖掘交通壕近敌。
夜幕降临，二十八师在开阔地的深壕内再次发起攻击，守军最终放弃阵地逃跑。此时，二十九师已开始攻击玉符河边的常旗屯据点。常旗屯据点是敌二一一旅旅部所在地，前面的玉符河宽约100米，河边堡垒成串，设置有地雷区。二十九师八十七团三营在营长胡成群和教导员刘华的率领下，强渡突破。七连三排长张宪臣率领全排边涉水边攻击，39名官兵，攻击到堤坝前时，只剩下了腿部受伤的张宪臣和参军才一个多月的战士李洪绪。张宪臣踩着李洪绪的肩膀爬上堤坝，炸毁一座地堡之后，用绑腿将李洪绪拉上来，两人在守军反扑时坚持不退，一直等到后续部队来到。
我军东兵团九纵的攻击目标是城东的防御高地茂岭山和砚池山。
茂岭山是济南防御体系中重要的外围阵地，就在这里受到攻击的前几个小时，王耀武还到这里检查了工事。九纵二十五师七十四团的3个连同时发动冲击，四连八班首先攻占一座碉堡，一排在东北角爆破成功，二排在连续攻击后全排只剩下9人，但最终还是将守军压缩到了茂岭山阵地的西南角。2个小时后，七十四团占领茂岭山主阵地，并且迅速扫清山腰残敌。此战，七十四团伤亡巨大，战斗中人员连续合并5次，战后全团只能编成3个排。与此同时，二十五师七十五团在付出重大伤亡后，也攻占了砚池山阵地。
9月18日，战斗集中在西面的飞机场和东面的马家庄。
凌晨2时，在济南以西防御的整编第二师二一一旅旅长马培基让卫兵弄来了月饼，他对独立大队大队长瞿赓扬说：“老弟，我们过个节吧。”瞿赓扬明显感到了马旅长悲凉的心境，言外之意是说不定什么时候就被打死了。吃完月饼，瞿赓扬率领两个连发动反击，这两个连的骨干全是“中美训练班”出来的学生，作战凶猛，果然把当面的一支攻击部队压了下去。
此时，从徐州来的整编七十四师正在空运中，当炮弹落到跑道上的时候，满载后续部队的
运输机根本没有降落，立即掉头往回飞。已经被空运到济南机场的整编七十四师的7个连，由五十八旅一七二团团长刘炳昆率队。刘炳昆是王耀武的老部下，尽管他带来的这7个连没有任何武器(因为刘峙连轻武器都没让他们携带)，但是他还是向王耀武要求战斗任务，并且要求把他派到作战最吃紧的地方去。刘炳昆的7个连到军械仓库领取枪支弹药后，被派往东面战斗最残酷的马家庄。
