1947年1月末，蒋介石决定集中大军进攻华东解放区。南线方面，由整编第19军军长欧震指挥，兵力庞大的8个整编师和21个旅，分成三路从台儿庄、新安镇和城头一线出发，沿沂河和沭河向临沂推进；北线则由第2绥靖区副司令官李仙洲指挥，带领第46、第73和第12三个军，从淄川、博山和明水方向南下莱芜，企图南北夹击，逼迫华东野战军在临沂展开决战。

经过分析，陈毅和粟裕认为南线敌军兵力强大，且阵型紧密，难以轻易分散。而北线的李仙洲兵力较为薄弱，且因陈诚的催促，急于南下，形势对我方较有利。于是，他们决定调动部分兵力牵制南线的欧震主力，主力则秘密向北移动，计划围歼李仙洲。当时，王必成的第6师已经改编为第6纵，辖16、17、18三个师。2月10日，王必成和政委江渭清接到粟裕的紧急命令，要在16日前赶到羊流店地区。6纵与羊流店的距离足足有200公里，由于要保密行军，避免敌机侦察，部队只能在夜间行进，这使得任务十分艰巨。尽管如此，王必成和江渭清并没有提出任何条件。自从二保涟水失利后，6纵上下都憋足了劲，要趁此机会打一场翻身仗。接到命令后，王必成和江渭清立刻带队出发，一路上没有耽搁，遇到饥饿就吃煎饼，口渴就喝冰水，凭借顽强意志，在6个夜晚内成功行进了200公里，准时到达羊流店。

到了羊流店后，新一轮作战命令下达，要求6纵全力攻占吐丝口和青石桥的敌人，切断李仙洲的退路。守卫吐丝口和青石桥的是国民党新编第36师。尽管6纵在兵力上占有优势，但敌人在吐丝口构筑了密集的堡垒，而且补给充足，因此战斗异常艰难。2月20日，华东野战军向李仙洲的部队发起了全线进攻，王必成也指挥6纵向敌军发起进攻。在一夜激战中，6纵成功控制了吐丝口的大部分街区。第二天，敌机支援赶到，6纵在保持一个团防守已占领的区域后，其他部队全力撤出，准备应对空中打击。21日晚，王必成指挥6纵再次发动进攻，投入了6个团的兵力，经过一夜的连续作战，成功控制了吐丝口的几乎所有地区，剩余敌人被压缩到东北角落。

22日天亮后，李仙洲接到王耀武命令，带领部队撤离莱芜城，朝吐丝口方向突围。同日中午，王必成接到华野的指示，要在进攻吐丝口的同时，派出兵力阻止敌军从莱芜撤退。

此时6纵面临艰巨的任务，不仅要进攻敌人，还要分兵截击敌军的逃亡路线。经过商议，王必成决定让16师和17师继续进攻吐丝口的敌人，18师则向吐丝口以南设伏，防止敌军从莱芜逃出。23日上午，李仙洲带领第73军和第46军从莱芜出发，试图突进吐丝口，结果遭到6纵18师的迎头痛击。此时，46军的军长韩练成由于指挥混乱，脱离了部队，使得46军陷入更大的混乱中。此后，华东野战军的1纵、4纵、7纵和8纵等部队迅速赶到，将李仙洲的部队包围。经过一天激战，李仙洲集团的主力大部被歼灭，李仙洲本人也被俘虏。剩余约1000名敌人，在73军军长韩浚的带领下向吐丝口撤退，并与新编第36师的残部会合，企图逃往博山，但在青石关地区被9纵全歼。至此，莱芜战役以华东野战军的全胜而告终。华东野战军在这场战役中付出了8800多人的伤亡，歼敌57000余人，俘虏40000多人。6纵不仅承担了攻坚和堵截的双重任务，还抓获了约20000名俘虏。这场大胜极大提升了6纵的士气。

战斗结束当天，王必成和江渭清围坐在火盆旁，时任华东野战军副政委的谭震林突然到来，提出要从6纵抓走一万名俘虏。王必成沉默不语，江渭清马上意识到王必成心中仍有不满。原来，在1946年12月3日的第二次涟水战役中，谭震林负责指挥防守，但由于指挥不当，导致王必成的6师被敌人猛烈攻击，最终涟水失守。虽然王必成曾三次提出加强涟西的防守，以防敌军偷袭，但谭震林并未采纳。等到敌人从涟西发起突袭时，局势已经无法挽回。事后，谭震林将失利的责任归咎于6师，并要求撤掉王必成的职务。江渭清得知这一情况后，立即赶往陈毅那里解释此事，陈毅了解真相后，取消了撤职决定。

王必成心中的不满一直未消除，直到谭震林在祝捷大会上公开检讨，诚恳地向全体官兵道歉，才化解了这段心结。谭震林在讲话中表示：涟水战役失利，不是6纵作战不力，而是我指挥不力，我在此向6纵的全体战士赔礼道歉。这一番话赢得了6纵全体官兵的热烈掌声，王必成也放下了心中的怨气。会后，江渭清与谭震林商量调动俘虏的事，王必成答应：给谭政委一万人，二一添作五。此后，6纵士气高涨，迅速成为华东野战军的重要主力。