1948年3月，西北野战军取得宜川大捷，一次歼灭国民党军5个旅后，西安绥靖公署主任胡宗南立即调整部署，将洛阳至潼关之间的守军西调增援，旨在加强西线对我作战力量。这样一来，洛阳一线防御相对空虚，只有第206师两个旅防守。
针对出现的这一战机，中央军委决定正在郑州、潼关以南地区的华野陈士榘唐亮的第3、8纵队和中野陈赓谢富治的第4、9纵队，共同发起洛阳战役。
关于战役统一指挥问题，中央军委这样明确：“陈谢受陈唐指挥”。也就是说洛阳战役，华野参谋长陈士榘、政治部主任唐亮统一指挥。
陈士榘经与陈赓以及几个纵队领导研究协商，决定以第3、4纵队担任攻城，以第8、第9纵队担任打援。
洛阳是古都，也是中原重镇，地处陇海路要冲。尽管守军兵力不多，但工事非常坚固，城垣非常高厚，同时还有众多堡垒，易守难攻。
不过，这些难不倒陈士榘。经过近两年的战争实践，人民解放军的攻坚能力大大提高。特别是陈士榘麾下的3、8纵队，成长于山东，一向以善于爆破攻城而著称。加之，部队通过打胜仗的不断补充，我军的火力打击能力大幅提高。相对于洛阳守军，我攻城部队炮兵的数质量甚至一点都不比国民党军差。
陈士榘是我军一个最爱谈论炮、喜欢炮、使用炮的高级将领。特别是在使用炮兵和步炮协同方面，很有一套。
整个洛阳战役，打得干脆利落。陈士榘的指挥水平得到了充分的发挥。特别是在战役攻坚阶段，陈士榘果断命令我军“把山炮、105榴弹炮都推到前面去抵近射击”，结果是“这次洛阳攻坚用兵不多，发展顺利，步炮协同作用甚大”。
洛阳战役，共歼敌2万余人，生俘敌中将师长邱行湘、少将副参谋长符绍基、副师长赵云飞等15000余人，毙伤敌4900多人，缴获大量武器弹药及其它物资。
战役总结时，作为整个战役的指挥员，或许是由于很高兴很激动，或许是太有感于炮兵的巨大威力和作用，陈士榘对炮兵在洛阳战役中的作用说得过多、强调得过多，而对参战的中原野战军的作用说得不够。尽管说者无心，但下面听的人还是有相当的感觉。《陈毅传》这样记述道：
中原野战军坚决执行中央赋予的伟大战略任务，冲破层层强敌在道道大河上的封锁拦袭，不得不把重武器埋弃在大雨泥泞之中。对于合同战术家刘伯承，这是多么痛心的事！中野指战员目前还在为此焦虑呢！没有足够的炮火掩护，中野作战增加困难、增加伤亡。有的战斗经验差的部队，还因此影响胜利信心。所以那次陈士榘讲完，天已黑了，刘伯承还叫大家不要走。刘伯承接着报告，批评了部队里光靠大炮的心理，强调了过去作战中摔了多少手榴弹。
看来，不仅听报告的人有感觉，连刘伯承都坐不住了，他担心中野由于缺乏炮兵而影响下一步作战的士气，因此，不得不对中野的部队重新强调，不要有过分依靠和强调大炮的心理。
后来，陈毅了解到这一情况后，从两个野战军团结的角度出发，从要求华野部队戒骄戒躁角度出发，曾专门发电给粟裕、陈士榘并报中央军委，一方面，在肯定仗指挥得好、打得好的同时，另一方面也“鲜明地批评了这些情况”。
粟裕和陈士榘接到电报后，虚心地表示接受。陈士榘还表示，“讲后当时自己也有体会”，“是有毛病的”。他诚恳地“希望各方多加指示”。