就中国革命史而言，早在抗日战争后期即有“解放区”的提法。这里的“山东解放区”，按照习惯，特指抗日战争胜利后到1949年10月1日中华人民共和国成立前这一历史时期。临近抗日战争胜利时，不算津浦路西地区，山东省共有五个行政区、22个专区、127个县，胶东、渤海、鲁中、鲁南、滨海等五大行政区连成一片，只有济南、青岛、潍县及当时隶属于山东省的徐州等少数孤立的城市尚为日军盘踞，正式建立省政府的条件业已成熟，乃于1945年8月13日将山东省战时行政委员会改为山东省政府，省政府机关驻临沂。抗日战争胜利后，山东党、政、军组织机构适应新的形势，发生了一些变化。根据中共中央关于“向北发展、向南防御”的战略，1945年九十月间，中共山东分局书记、 山东军区司令员兼政委罗荣桓、山东军区政治部主任肖华等率山东部队6万多人和党政干部6000多人进军东北，陈毅、饶漱石等率新四军军部及部分主力北上山东，同年10月中共山东分局和华中局合并为中共华东中央局；山东军区部分主力和新四军开进山东的主力组成津浦前线野战军，在津浦铁路徐州至济南段发起津浦路战役，一方面向拒不向解放区军民投降的日伪军发动进攻，迫使其缴械，另一方面向自徐州北犯、抢夺抗战胜利果实的的国民党部队实行自卫反击，取得了一系列重要胜利。1946年1月津浦前线野战军改组为山东野战军，陈毅任司令员。同年5月国民党三个正规军及其收编的伪军20余万人向山东解放区进行“蚕食”。同年6月7日至16日山东野战军在津浦、胶济沿线实行反击，攻克了德州、泰安、枣庄、周村、张店、胶县、高密、即墨等城镇，除青岛、潍县、济南、兖州等孤立据点外，山东全境均成为解放区。同年6月26日蒋介石发动全国规模的内战，山东成为国民党军队主要的进攻方向。为适应形势的变化，7月20日省参议会和省政府决定原滨海行政区第一专区划归胶东行政区，原滨海行政区改为滨海专区，直隶于省。1947年1月取得鲁南战役歼灭国民党军队5300余人的胜利，此后山东成了华东地区的主战场。同年2月由山东野战军与华中野战军合并组成的华东野战军取得了莱芜战役歼敌5600余人的胜利。国民党由于在全国各战场迭遭败绩，不得不于同年3月由全面进攻转为对陕北和山东两大解放区的重点进攻。山东军民经过孟良崮战役等一系列胜利，基本上打破了国民党的重点进攻。1948年3月至7月华东野战军山东兵团组织了胶济铁路西段、中段、津浦铁路中段等战役，解放了周村、张店、潍县、兖州等重要城镇和大片地区，使胶东、渤海、鲁中、鲁南、滨海等解放区基本上连成一片。这时行政区划进行了一次较大的调整，将鲁中、鲁南两行政区和滨海专区以及原属冀鲁豫区的泰西专区合并为鲁中南行政区(习称大鲁南) ，设立了潍坊特别市、昌潍专区。9月济南解放，设济南特别市。1949年3月山东省政府改称山东省人民政府。同年6月2日解放青岛，8月20日解放长山列岛，实现了山东全境解放。 此时，山东省除津浦铁路以西隶属于平原省的九个专区、两个市 (泰西专区已划归鲁中南行政区) 外，共辖胶东、渤海、鲁中南三大行政区，一个直辖专区(昌潍)、济南、青岛两个市、一个特别市(潍坊)。