1949年6月14日，中央军委在答复粟裕、张震关于第十兵团入闽时间的建议时指示：“请开始注意研究夺取台湾问题，台湾是否有可能在较快的时间内夺取，用什么方法去夺取，有何办法分化台湾敌军，争取其一部分站在我们方面实行里外结合，请着手研究，并以初步意见电告。如果我们长期不能解决台湾问题，则上海及沿海各港是要受很大危害的。”（《从延安到北京——解放战争重大战役和研究文章专题选集》，中央文献出版社，1993年5月，第1版，第520页。）6月21日，中共中央又电示华东局、粟裕等：“在你们面前目前几个月内有四件大工作：（一）经营以上海为中心的苏、浙、皖、赣新占城乡广大地区；（二）占领福建及厦门；（三）帮助二野西进；（四）准备占领台湾”（《毛泽东年谱》下卷，人民出版社、中央文献出版社，1993年12月，第1版，第519页。）。
根据中央军委的指示，粟裕立即着手进行解放台湾的各项准备工作。他密切注视敌我双方的战略态势以及国际形势的发展，着重研究现代战争条件下陆海空三军配合渡海作战的新战法，要来东南沿海10年来水文气象资料，研究潮汐、气候和沿海地形的变化规律及其对渡海作战的影响。在调查研究的基础上，提出了一整套作战方案和战前准备措施。在这个过程中，他几次到北京，向毛泽东主席和主持中央军委日常工作的周恩来副主席请示、汇报。经过中共中央、中央军委批准以后，一一付诸实施。
粟裕认为，解放台湾之战，将是在当时条件下一场陆海空协同作战。这次作战，以陆军为主，但必须有海空军配合，不仅必须加速我们的海空军建设，而且要使参战部队学习掌握陆海空协同作战的新作战方法。因此要把解放台湾的准备同军队现代化正规化建设结合起来。他提出，要调一些人去搞海空军，每个军的炮兵要增加3倍，要发动全军学习科学技术知识。针对当时干部中的疑问，粟裕在1950年1月5日的讲话中指出：进军准备重要，还是现代化正规化重要？两者同等重要。因为目前的战争是现代化正规化的战争。同时指出，必须从我国我军的实际出发，“要贯彻陆海空联合作战中以陆军为主的协同思想，不要依赖海空军”。
1950年2月初，粟裕在华东军政委员会第一次会议上作关于华东军事情况的报告，指出：“解放东南沿海诸岛，特别是解放台湾，是一个极其重大的问题，是中国战史上从来没有的一个最大的近代化作战的战役”。“近代作战的胜负，除了政治条件而外，也就是人力、物力、财力、武力的总决赛，谁在人财物武上占优势，谁就能够取得胜利”。“渡海作战，完全是一个新的问题，是一个近代式的作战，更需要大量人力物力财力武器的供应，需要优良的技术指导。为了彻底消灭残匪，为了减少人民的损失，为了解放全部领土与领海，保障革命已得胜利，使我们全国得以迅速转入和平建设，我们就必须支付这笔不可缺少的战费，否则人民、特别是华东人民就长期得不到安宁”。
1950年5月，粟裕组织华东军区团以上参谋长和参谋学习现代化作战指挥，邀请苏联军事顾问讲课。他在总结讲话中指出，学习现代化作战指挥，要掌握新、速、效、协四个字。新，就是用新的战法来对付敌人，与敌人斗智，使敌人不能找到我们的作战规律。速，就是加强部队的机动性，掌握机械化装备。效，就是充分发挥武器装备的效能，射击要准确，威力要大。协，就是要像乐队一样，统一指挥，协同动作，发挥部队的整体威力。
粟裕还把上海防空战、解放舟山之战、剿匪作战同解放台湾之战有机地结合起来，积极创造解放台湾的有利条件。在上海防空战中，筹建华东空军，修建沿海空军基地。把解放舟山之战作为陆海空协同作战的实战演习，抽调准备用于攻台作战的第九兵团和部分海空军参加解放舟山之战。通过沿海地区的剿匪作战，为解放台湾创造巩固的后方。
中共中央军委曾经设想，华东海军北移青岛，并由军委直接指挥。粟裕从解放台湾作战的需要出发，于1949年7月30日午时向中央军委建议，华东海军暂缓北开，以便参加对台作战部队的联合演习。中共中央军委8月2日复电：“同意粟裕陷午（即30日午时）电意见，张爱萍海军系统暂时不迁青岛，并仍归华东系统即归粟裕指挥”。同时指出：“你们积极准备攻台湾是正确的”。（《毛泽东年谱》下卷，人民出版社、中央文献出版社，1993年12月，第1版，第541页。）至于攻占时间暂不确定，“必须推迟到我方空海两军（特别是空军）条件充分具备之时”。在粟裕领导下，华东海军第一、第二两个大队于1949年11月成立，是为新中国海军第一支战斗部队。粟裕又向华东局建议，将在上海接收的登陆舰艇和招商局的一批船只交给海军使用，并拨出经费专供海军修造船舰，以增强海军力量，为对台作战作准备。
粟裕还以很大精力抓空军建设和参战训练。1950年2月上旬，正在苏联访问的毛泽东连发两电：一电给粟裕，询问起义过来的伞兵第三团情况，并指示：“这批伞兵盼加强对他们的政治训练，我们需要以这批伞兵作基础训练一个伞兵部队，作为台湾登陆作战之用”；一电给刘少奇，“同意粟裕调四个师演习海战”。
由此可见，从毛泽东到粟裕所设计的解放台湾之战，都是在当时国情条件下的陆海空三军协同作战，而且是在做好充分准备有绝对把握时才发起战役，与失利的金门之战决然不同。几十年后，有人断言：“50年代初，在我海、空军正处于劣势的条件下，要仅仅靠木帆船横渡台湾海峡，解放台湾，现在看来，恐怕是会吃比攻打金门失利更大的苦头的”。这是不符合历史事实的。
粟裕密切注视台湾敌军及其幕后支持者的动向，根据形势的发展，及时调整解放台湾的作战部署。
上海解放以后，三野部队担负着进军福建、解放华东沿海岛屿和新区剿匪的繁重任务，仍准备抽调8个军用于攻台作战，而以第九兵团3个军作为第一梯队，立即投入战前准备。金门、登步两战失利以后，蒋介石错误地判断形势，抽调台湾兵力加强舟山、金门诸岛防守，同时乞求外援，准备招募外籍雇佣军固守台湾。粟裕立即向中央军委报告敌情变化和我方对策。他在给中央军委的电报中说，目前台湾守军约7个军20万人，估计其战斗部队为十三四万人，如果把雇佣军估计在内，“则台湾蒋军战力应以二十万人计算”。因此，“三野原拟以八个军参战已属不够”，“对台作战必须三野全部参加，加上后勤人员及特种部队共约五十万人”，并建议“请四野以一个军移驻苏州，请华北一个军移驻山东，以策应海防”。这是对原定作战部署的第一次较大修改。
第二次较大修改，在海南、舟山二岛解放以后。海南岛守军7万人逃往台湾，舟山群岛守军12万也撤到台湾，使台湾守军增加了1倍，达到40万人。针对这一变化，粟裕对攻台作战部署再次作较大修改，决定将第九、第七两个兵团作为第一梯队，三野其余各军作为第二梯队，约50万人，其中战斗部队30万至38万人。敌我力量对比，我方还不算优势。他向中央军委建议，为使攻台作战有把握取胜，“如能从其他野战军抽出三至四个军作为第二梯队或预备队则更好”。他认为，大兵团渡海作战，仅靠海军船舰运输是远远不够的，还要解决大量陆军“过得去”的问题。攻台部队以50万人计算，每人所占面积约0.6平方米，加上所带武器装备和物资约13.54万吨，共需千吨以上的船只575艘。第一梯队如以6万人计算，共需登陆艇2000艘，而当时征集到的渡船不足第一梯队需要量的一半。因此，粟裕建议由中央“统筹建造大量渡海运输舰艇，并将我国现有的华东、华南、华北（包括东北）之船只分别编为三个运输舰队”，用于渡海作战。在建国初期经济困难的情况下，这些准备短期内是难以完成的。因此建议“攻台作战如无绝对把握，不仅不应轻易发起，而且宁愿再推迟一些时间”。
1950年6月上旬，在中共七届三中全会上，粟裕汇报了解放台湾的准备情况和作战方案。他认为，由于参战部队不仅包括第三野战军全部，还有其他野战军4个军参加，已经成为全国全军的重大战略行动，对太平洋和东南亚局势将发生重大影响，建议中共中央派刘伯承或林彪主持台湾战役，他作为华东军区领导人全力协助。出于对粟裕的信任，毛泽东主席宣布，解放台湾之战仍由粟裕指挥。
中共七届三中全会以后不久，国内外形势发生巨大变化。6月25日，朝鲜内战爆发。6月27日，美国悍然出兵侵略朝鲜，并派第七舰队开进台湾海峡，企图以武力干涉中国人民解放军解放台湾。中共中央审时度势，当机立断，推迟解放台湾的时间，将主要战略方向由东南转到东北。
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