1945年5月，國民黨召開了第六次全國代表大會，贛州行轅主任兼第三戰區司令長官顧祝同再次當選為中央執行委員。國民政府由重慶遷都回南京後，顧祝同又陞任為陸軍總司令。
      國共全面內戰後，顧祝同擔任鄭州綏靖公署主任，指揮中原地區對中共華東野戰軍的作戰。但不久，蔣介石為了實施對山東解放區的重點進攻，命顧祝同坐鎮徐州，成立陸軍總司令部徐州指揮所，統一指揮原徐州、鄭州兩綏靖公署的部隊，共管轄24個整編師60個旅，共45萬人的兵力。
      顧祝同首先組建了3個機動兵團，以湯恩伯、王敬久、歐震分別為第一、二、三兵團司令，企圖首先以一部兵力進攻交通線，打通徐州至濟南的鐵路和徐州至臨沂的公路，佔領魯南，然後全線進攻魯中，尋找華東野戰軍主力決戰，佔領山東，或把共軍壓過黃河。為避免在進攻中被共軍分割殲滅，他命令各部加強縱深，採取密集靠近，穩紮穩打，逐步推進的方針。
      1947年4月上旬，顧祝同所部侵佔魯南山區，打通了津浦路兗州至濟南段和臨沂至兗州的公路，隨後，從臨沂至大汶口一線向魯中山區發起進攻。26日，其整編第七十二師於泰安被殲，顧仍命其主力向新泰、蒙陰猛攻，於28日佔領蒙陰。
      5月初，華東野戰軍見國軍密集行動，不好攻打，就主動向後轉移。顧乃判斷共軍被迫向東北方向撤退，遂急令其第一兵團進佔坦埠、蒙陰地區，第二兵團向博山、張店方向進攻；待第一、第二兵團攻勢得逞，協同向東進攻，以實現在魯中山區與共軍主力決戰的企圖。4月14日，其整編第七十四師被華東共軍包圍於孟良崮地區。
      15日，顧祝同急令第七軍一個師和第三十八師馳援解圍。16日24時，他傳達蔣介石的旨意，要求部屬，“把握戰機、萬眾一心、共同作戰”，命令解圍部隊於17日攻佔孟良崮。但就在他下達命令的同時，整編第七十四師被全部殲滅。得知消息後，他於19日才不得不下令停止進攻，調整部署，整頓部隊。
      經過這次失敗，顧祝同在作戰部署上採用“並進不如重疊，分進不如合擊，以三、四個師重疊交互前進”的指導方針，於6月25日下令向沂蒙山區發起第三次進攻，打算佔領沂水、東裏店、南麻等地區，壓迫華東共軍撤出魯中山區。6月30日，共軍的劉、鄧大軍南渡黃河，於7月30日包圍鄆城。顧祝同害怕這支部隊直趨兗州、徐州，威脅其側後的安全，遂急調第三十二師到商丘，第六十六師到徐州；又令王敬久第二兵團到魯西南，統一指揮三個整編師，保障後方安全。
      7月20日，國軍第六十六師被共軍包圍，顧祝同親自乘飛機到羊山集上空視察，給部屬打氣，指揮作戰。8月1日，華東野戰軍5個縱隊在濟寧附近會師後，轉至魯西南地區。至此，顧祝同苦心經營的對山東中共解放區的重點進攻已宣告破產。
      顧祝同損兵折將，蔣介石遂於1948年秋，撤銷了陸軍總司令部徐州指揮所，另立徐州剿匪總司令部，換上劉峙為總司令，把顧祝同調為總參謀長。
      1948年10月中旬，顧祝同看到東北國軍敗局已定，只好硬着頭皮以參謀總長的身份到徐州布置一切，提出：“守江必守淮”；“放棄次要城市，集中兵力守徐州”；“一處作戰，各方支援”。他的計劃未及實現，黃伯韜兵團已於11月11日被華東野戰軍包圍在碾莊圩地區。他急令剿總副司令杜聿明率部東進解圍，但黃伯韜兵團還是於22日晚被全部消滅。接着，李延年兵團、劉汝明兵團受阻，杜聿明集團被圍，國軍無兵可調。至此，顧祝同直接指揮的淮海戰場，主力已基本被共軍消滅干淨。文：洪彪