随着滦县的被占领，平津两地日军完全被包围，如果不进行救援，这二十几万的日军部队只能在原地被中国军队消灭。
从地图上看，此时东北野战军的所有部队处在黄河以北地域内，特别是平津战役第一阶段风光无限的坦克集团军、第二十一集团军，以及第六集团军和第四十七集团军，的三十万人，完全处在平津地区以北，山海关以南地域内。
如果北平和天津两地的日军能够腾出手来，与秦皇岛一侧的关东军部队配合，则有可能将这四支中国集团军反包围，最终消灭掉，从而扭转整个华北战场的局面。现在的关键是如何让北平和天津日军在顶住正面压力的同时，抽调出部队来实施反包围。
日军大本营第三部（情报部）通过对中国报纸的研究发现，为了保证平津战役的顺利实施，动用了东北野战军所有力量。同时，报纸上还提到了在平津战役中，中原野战军战斗力最强的第四集团军、第三十四集团军和第四十集团军表现如何如何，为此，中国军事委员会予以表彰。这一切说明，中原野战军的主力也被调到平津战场上，这时的黄河以南，中国军队实力明显薄弱。
通过第三部电台的监听和测位发现，这三个集团军司令部的大功率电台确实出现在北平、天津两地附近。
对于大本营三部的报告，日军本部给予了高度的重视，立即命令大本营参谋部制定由山东半岛的青岛、烟台和荣城登陆，集中使用兵力，以潍坊、淄博为轴线，攻击占领济南。迫使北平、天津正面的中国军队回防，减轻上述两地战场压力。从而保证对突出的东北野战军四个集团军实施反包围的计划。
在达成对突出的四个集团军是实施反包围并消灭该重兵提团后，穿插到济南一带的日军部队与兵出山海关的关东军部队以及北平、天津守军一道，南北夹击中国的北方野战军和中原野战军，彻底扭转日军在中国战场被动不利的局面。此役如果胜利，不仅可以改变亚洲战局，甚至保证整个大日本帝国几百年的国运。
经过一番计划和图上推演，日军大本营参谋部认为，如果要实现整个战役目的，由山东半岛出发的日军兵力不得少于12个师团，由秦皇岛出发的部队则不得少于8个师团。上述行动需要得到空军十五个飞行团，约1500架战机的空中支持，否则难以达成战役目的。
计划出来了，关键是部队从何而来。从目前的情况看，由于海军的一再失利，在南洋诸岛的日军无法返回参加战役，这样就必须从日本本土抽调守卫部队和空军投入到中国战场。可如果战役失败，日本本土的守卫力量将被严重削弱，一旦美军在日本登陆，本土大多数地方将无兵防守。
战果和风险都是巨大的，虽然大本营第三部和第1、2两个总军的司令官坚决反对该计划。但日本战时内阁和大本营经不住这空前绝后的巨大战果诱惑，于是开始了战役的准备工作，该次战役被命名为“樱花行动”。
日军大本营从第1总军中抽调第157师团、第308师团、第44师团、第72师团、第143师团、第84师团、第321师团。从第2总军中抽调第11师团、第155师团、第205师团、第344师团、独立战车第7旅团、独立战车第3旅团、战车第44联队、独立速射炮第21大队、独立重兵第34大队、独立重炮兵第38大队、独立野炮兵第31大队、独立重炮兵第17大队、独立臼炮第22大队、独立臼炮第25大队，共计27.5万人。上述部队于1945年6月7日开始，陆续的在山东半岛各个港口秘密登陆，隐蔽的向战役出发地行进。于6月20日基本到达指定位置。日本航空总军也调派了18个航空团，1500架战机进驻山东半岛。
在秦皇岛方面，大本营从朝鲜的第17方面军抽调了第120师团、第150师团、第123师团、第149师团、独立混成第108旅团。从关东军第1方面军抽调第122师团、第134师团、第108师团、第136师团、重炮兵第3连队、独立重炮兵第4大队、独立重炮兵第6大队、独立重炮兵第7大队，共计19万人。并且得到第13飞行师团的第1、第2、第8三个飞行团的全力支援。
从6月18日开始，美军战略空军的b29重型轰炸机对山东半岛上的日军防空设施和地面雷达设施进行猛烈的轰炸，轰炸持续了两天。截至19日太阳落山，日军在山东半岛的地面雷达设施全部被摧毁，山东半岛的日军防空部队基本瘫痪，天空完全敞开。
6月20日凌晨2：00，以为可以安全渡过夜晚的日军空军，突然遭到中国空军轰炸一、二两个师的突然空袭。由于日军失去雷达，当发现空中有敌机来袭的时候，中国空军的轰炸机已经到达机场上空。在地面侦察部队的引导下，日军21个机场遭到猛烈的轰炸，机场上整齐排列的飞机在炸弹的爆炸声中不断的被撕裂和引燃。
6月20日白天，在战斗机的掩护下，中国空军的80架h35-2轰炸机对没有遭受空中打击的日军机场发起低空突袭，摧毁了机场及地面飞机。
前后三天的空袭造成日军损失各类战机1146架，损失飞行员和地勤人员3580人。
1944年底，由刘潇出资，中国空军从美国军方那购买了24架b24重型轰炸机，飞机到达中国后，陕西咸阳飞机场对其中三架飞机进行拆解，研究其生产工艺和制造技术。其余21架在拆卸了两挺机枪后，加装了搜索雷达和投弹雷达，使其成为当时最优秀的夜间轰炸机。
6月19日晚，中国空军战略空军轰炸机第1大队的21架b24重型轰炸机从郑州机场起飞，轰炸了在绥中一带的日军第13飞行师团的7个机场，日军第13飞行师团共有128架飞机在地面上被摧毁。
日军的“樱花行动”还没有开始，其空中力量就损失了60%。
迫于中国空军的压力，日军为了保证战役的突然性，于1945年6月22日，开始实行“樱花行动”。
南线的日军集团兵分三路。一路由第205师团、第344师团组成，出王台镇，向诸城进发。占领诸城后，部队南下，攻击五莲县，攻占莒县和日照，部队就地进行防御，保护集团战役左翼。
另一路由第157师团、第308师团组成，出长乐镇，攻占昌邑城，协助中路大军拿下潍坊。之后部队北上，攻占寿光、广饶、博兴和垦利等县，部队随后在小营镇、乔庄镇、史口镇和六户镇一带进行防御，保护南集团战役的右翼。
中路攻击部队由平度和高密出发，在空军的支援下，向潍坊发起了猛烈的攻击。驻守潍坊的中国军队见日军攻击凶猛，急忙撤出潍坊城，在向青州撤退的过程中实施机动防御，阻滞日军攻击速度。
当日中午，中国空军开始加入战斗。在之后的两天战斗中，中国空军利用武器装备和飞行员等方面的优势，击落击伤日军飞机372架。日军调入山东半岛的1500架战机基本被消灭，如果不是日军紧急从国内再次调来574架战机，南路集团的天空将完全为中国空军所有。即使这样，在二天的战斗中，中国空军轰炸机炸毁了日军装甲车137辆，75mm以上火炮312门，部队遭轰炸损失1.2万人。
严酷的空中打击，让日军南路重兵集团的进攻势头陡然慢了下来。为了加快进攻速度，被重新启用的南路指挥官冈村宁次，冒险将驻守在高密、潍坊作为战役预备队的第143师团、第84师团前调，加入到对淄博的攻击中去。
1945年6月25日，经过苦战，日军占领了已经成为空城的淄博城。前方战事的发展终于让冈村宁次松了一口气，他随即命令集团主力向济南攻击前进。第44师团、第72师团迅速隐蔽南下，攻占莱芜，之后向西夺取泰安，切断京沪铁路，从南面包围济南的同时，阻击中国军队对济南的救援。
此时日军的北路集团也在战役发起后的第二天，兵出秦皇岛，向着滦县杀去。
驻防此地的第76军奋力抵抗，在空军的支援下，给于了日军第122师团毁灭性打击，该师团一天的时间内，在空军猛烈轰炸和地面炮兵的轰击下，死伤18000多人，整个战场打成了一片血海。失去战斗力的第122师团不得不在当天晚上撤出战斗，返回沈阳休整。
在达到迟滞日军攻击势头的目的后，第76军主动放弃阵地，后撤到五天前已经占领的唐山，部队开始占据事先构筑好的阵地，一边休整一边进行工事的改造和完善。
6月24日中午，日军北线集团逼近唐山，开始了对唐山外围阵地发起进攻。同时，驻守在润丰县的第六集团军暂编第31军也和日军部队发生接触。由于空军力量被严重削弱，日军前线部队未取得重大突破。反倒是日军的炮兵部队在支援前线作战的时候，屡次遭到中国空军的轰炸，日军炮兵损失惨重，各炮兵大队的火炮基本上损失殆尽。
此时中国军队对北平和天津的攻击突然停止了下来，驻守平津的日军立刻抽调预备队，开始向驻守廊坊的第四十二集团军发起攻击，企图消灭第四十二集团军，将中国军队的四个集团军包围在京津地区的北面，并加以消灭。
一时间，中国战场出现了复杂危险的局面。