蒋介石的旨意，坚持与胶东军区的代表对抗。事后，李弥向部下示意：“打打再说吧。”该军第一o三师立即以一个加强连，向八路军控制区进犯，结果全部被歼。李弥十分震怒，诿过于人，将指挥该连的副营长和连长枪决。

  1946年7月，委员长撕毁停战协定，发动了全国规模的内战。7至10月间，李弥指挥第八军，先后向淄博、益都、平度、掖县等地进犯。该军第一o三师第三o九团在乎度、掖县被解放军包围，被歼灭两个营。12月，第八军奉命回守潍县。李弥不愿放弃已经抢占的地盘，将所属三个师配置在沙河、昌邑、潍县。结果第一六六师在沙河被围，一个团被歼，团长被俘。

  1947年5月，第八军改为整编第八师，李弥任师长，他为了扩充实力，将初到山东时收编的伪军和地主武装改编为独立旅、独立团。7月，国军发动了“南麻战役”，李弥率该部六个团在临朐阻击解放军时被包围。陈毅代表解放军三次派人送去劝告信，促李弥认清形势，弃暗投明，他拒不作答。这次战役，整编第八师伤亡五千余人。

  蒋介石为了嘉奖李弥和整编第八师的忠诚，派国民政府国防部新闻局局长邓文仪到山东慰劳，授李弥青天白日勋章。李弥被蒋介石召见后满意地说：“这回算是通了天了。”解放军由战略防御转为战略进攻后，蒋介石被迫改为重点进攻，把主力部队集中于陕北和山东两个战场。9月，整编第八师配合第二十五师、第五十四师从烟台、潍县再犯胶东。李弥沿线设防，兵力分散，在昌邑、掖县又被解放军消灭两个团。11月，整编第八师扩编为整编第八军(兵团级)，李弥任军长。

  1948年，解放军粉碎了国民党军的重点进攻，蒋介石不得不调整部署。7月，整编第八军开往徐州，李弥升为第十三兵团司令。同年秋，解放战争进入了战略决战阶段。11月6日，淮海战役开始。这天，解放军在徐州以东的新安镇、碾庄地区，将黄伯韬的第七兵团包围。邱清泉兵团和李弥兵团奉命从徐州向东，分别沿陇海铁路南北侧推进，前往解围，掩护黄伯韬兵团向徐州靠拢。

  李弥指挥第八，第九两军在太平庄、麻谷子和大庙山、石灰窑等地，与解放军的阻援部队展开激战。他以第八军一个师的兵力，在飞机、大炮、战车的配合下，向麻谷子连续冲击三天，该村成为一片火海。李弥以为解放军不是被炸死就是被烧死，对部属说：“只要搜索一下就可占领了。”可是当李部向村庄接近时，又为解放军的火力所阻。李弥大惑不解地说：“他们是人不是神，钢铁都要溶化，为什么能这样顽强呢?”由于解放军英勇的阻击，邱、李两兵团进展相当迟缓。李弥对掩护黄兵团突围失去信心，经常大叫：“该死，该死！完了，完了！”黄伯韬兵团待援落空，全军覆没，淮海战役第一阶段即告结束。黄伯韬兵团覆没，陇海铁路被切断，解放军逼近徐州。

  1948年11月下旬，淮海战役第二阶段开始了。李弥兵团留守徐州，邱清泉团和孙元良的第十六兵团向南推进，企图与在宿县等地的李延年的第六兵团，黄维的第十二兵团南北夹击解放军，打通退路。此着失败后，徐州“剿总”副总司令杜聿明奉命放弃徐州，率领邱，李，孙三兵团西逃，然后向南于涡阳、蒙城集结。担负断后的李兵团为摆脱解放军的打击，放弃掩护任务，不与杜聿明联系，抢先赶至涡阳、蒙城。12月初，邱，李两兵团被围于永城东北。孙兵团于突围中，全部被歼。同月中旬，黄兵团在宿县双堆集覆灭。

  邱，李两兵团在永城东北陈官庄等地被围困后，企图按照蒋介石的指令突围。国军空军为了配合地面部队的行动，决定施放窒息性和催泪性毒气弹。不料从1948年12月中旬开始，大雪连降十天，突围失去配合，空投军粮被迫停止，士兵忍饥挨饿，饥寒交迫。李弥却拒绝陈毅的书信劝降，追查并杀害了带信的国军的排长，枪毙丢