1942年10月18日，叛军孙焕彩纠集4000人，往南越过莒日公路，进犯甲子山。罗荣桓和陈光派八路军115师等部队进行第二次甲子山讨叛战役。

但是，不久日军进行“扫荡”，甲子山战役只好停止。这样，孙焕彩占据了甲子山区及其南面的石场、祉坊、刘家东山一带。他们经常对八路军进行摩擦，成为滨海根据地的心腹之患。

12月中旬，罗荣桓、陈光和山东军区的朱瑞等人研究决定，以支援万毅部队名义，发起第三次甲子山讨叛战役。参战部队有刚从苏北调回来的115师教5旅、新111师，教2旅第6团、山东军区2旅第5、第6团以及滨海军分区独立团等部队。

战前，罗荣桓来到教5旅，指着甲子山，对大家说： “你们要把孙焕彩这个钉子拔掉，就在那里安家!”

12月17日，115师代师长陈光来到前线亲自指挥这次战斗。

经过察看地形和侦察，他决定由滨海军区司令员陈士榘指挥第111师、山东军区2旅两个团和滨海独立团从东面，教2旅6团、莒中独立营等地方部队从西面，一起包抄甲子山和山南的祉坊，切断孙焕彩的退路，并监视和阻击北面叛军的援军。教5旅则由中路突破，直取设在刘家东山以北的孙焕彩的师部。陈光率师指挥所，随教5旅的第一梯队13团跟进。

战斗从晚上10时打响。开始进行比较顺利，孙焕彩一开始被打得晕头转向，但很快清醒过来，把部队收缩到刘家东山一带，依托用麻石条修筑的坚固工事，居高I临下，进行顽

抗。战斗到次日天明，13团在付出大量伤亡后，攻击仍未奏效。

此时，罗荣桓正在师部主持召开后勤工作会议。他听说战斗受挫后，立即赶到前线，召开会议研究对策。不料，朱瑞和陈光一个主张撤，一个主张打。双方各执一词，互不相让。在争论时，陈光拍了桌子。

罗荣桓说：“你们两人火气都不小，建议暂时休会。”

会后，罗荣桓同陈光交谈，批评他不该拍桌子。不料，陈光叔叔因部队伤亡大，战斗发展不顺，火气未消，又同罗荣桓争起来。罗荣桓对他说：

“你冷静一点嘛！连我的话都听不进去，那就太难了。”

随后，罗荣桓主持继续开会，决定暂停进攻，那么对敌人怎么办？罗荣桓既不撤走，也不打，说：“进行围困，实行土工作业，逐步逼近敌人，同时把炮都调上来，并准备炸药包，敌人一突围就开炮轰。”

谁也没料到，罗荣桓的这一招还竟然大有奇效。叛军外无援兵，内缺粮草，在八路军的围困下，终于守不下去了。12月30日晚，孙焕彩率残部偷偷向北逃跑。结果，沿途被八路军多次攻击，只剩下数百人逃往莒日公路以北。

甲子山之战，打开了滨海的新局面，使滨海根据地通过莒日公路，向西打通了同鲁中的联系。孙焕彩部从此一蹶不振。

罗荣桓虽然是政工干部出身，起初指挥作战不多，但是他战斗经验丰富，是山东抗战最会打仗的人，也是115师的主心骨。中共党史出版社出版的《中国人民解放军十大元帅：解放军十大统帅鲜为人知的历史》一书记述了罗荣桓元帅的征战传奇及其独特的个人性格，为该社的年度畅销书，曾经名列中国军事畅销书热卖榜第一名。