根据朱元璋制定的北伐战略，北伐军第一阶段的目标是：攻取山东，”撤其屏蔽“（《明太祖实录》）。

北伐军夺取山东有两条路线可供选择，一条是经过沂州攻取益都，另一条是从徐州攻打济宁、济南，然后攻取益都。

徐达选择了第一条路线，因为沂州的元朝守将王宣、王信父子此前曾写信给朱元璋，表示有意归附。

徐达北伐（徐达北伐路线）

十月二十四，徐达率军抵达淮安，第二天便派人去劝降王宣父子。

十月二十八，王宣父子收到徐达的信后，派人上表归降。

事情似乎进行得很顺利，朱元璋收到消息后，派徐唐臣等人到沂州封王信为荣禄大夫、江淮行中书省平章政事，让他们告诉王信，他手下将领的官职不变，他的兵马要听从徐达的统一指挥。

可是，王宣父子虽然表面上请降，实际上却加强了防御力量，朱元璋知道这个情况后，连忙派人送密信给徐达：王宣父子首鼠两端，不可轻信，接收沂州时要小心谨慎，以防有变。

十一月初四，徐达率军到达下邳，派遣都督同知张兴祖带兵前去徐州。

十一月初七，徐达军队行至榆行镇，元朝的佥院郦毅等人投降。次日，韩政率军到达梁城，元朝守将投降，同时徐唐臣等人到达了沂州。

王宣父子果然不是真心投降，徐唐臣来到沂州后，王宣听说朱元璋令他跟随徐达北伐，不愿意听命，于是暗地里派他的儿子王信前往莒州、密州等地募集兵马，加强防御。

十一月初十，王宣反叛，徐唐臣趁乱逃脱，跑到徐达军营。

徐达听闻后，率军直抵沂州北门，派梁镇抚前去劝降，王宣满口答应，可是梁镇抚回去后，王宣仍旧闭门拒守，徐达大怒，派兵猛攻。

王宣见无法抵挡，于是带着元朝授予他的沂国公印出城投降。徐达让王宣写信去招降王信，孰料王信拒不投降，逃往山西，沂州附近地区的王宣部将相继投降。

占领沂州后，徐达的下一个进军目标是哪里呢？益都还是济南。

益都周围有鲁山、大岘山等地势险要之处，难以攻破，朱元璋比较担心，十一月十八，派人送信给徐达，提出两个方案供徐达选择：

第一个方案是，如果攻打益都，那么派精兵猛将扼守黄河要冲，阻断元军对益都的支援，使外面的元军进不来，益都的元军彻底绝望，我军集中兵力猛攻，必能攻克。

第二个方案是，如果没有攻下益都，则应进军济宁、济南，这两个城市拿下后，益都，乃至整个山东都将陷入绝境，取之如探囊取物。

徐达决定先攻益都，同时派韩政率领一部分兵马镇守黄河要冲，又派张兴祖带兵从徐州沿着运河攻打东平、济宁。

徐达率军来到临胊时，元朝守将丁玉明逃跑，到达益都时，玉明投降，徐达派玉明劝降元平章老保等人，可是他们拒绝投降。

于是，徐达下令填坝攻城，十一月二十九，攻破益都，生擒老保等人，普颜不花拒不投降而死，北伐军随后接连攻下寿光、临淄、昌乐、高苑、潍胶、博兴等地。

朱元璋担心像王宣父子那样降而复判的事情再次发生，派人提醒徐达、常遇春，山东各地的元军降将，若仍令其驻守在原地，无异于养虎为患，令他们把主要的降将送到应天。

徐达攻打益都的同时，派人到乐安招降俞胜。十二月四日，徐达率军到达长山北河，元朝的般阳路总管李圭等人投降，下辖的淄川、新城等地相继投降。

张兴祖带兵行至东平，元朝守将马德弃城而逃。

十二月初六，朱元璋担心投降张兴祖的元军将领临阵生变，派人告诉张兴祖，元军降将一律送回应天。

徐达率军行至章丘，元朝守将王成投降。

十二月初七，徐达军队到达济南，元朝平章忽林台等人驱赶民众率军逃走，平章达朵儿只进巴投降。

十二月初八，张兴祖带兵攻下济宁，元军守将平章陈秉直弃城逃走。

至此，山东的大部分地区被平定，北伐军一路进展顺利，几乎没打硬仗，不少元军弃城而逃，可是徐达的军队不久将迎来北伐以来山东元军最顽强的一次抵抗。

十二月十四，朱元璋再次派人催促徐达、常遇春将元军降将解送至应天。

明朝洪武元年（公元1368年）正月，朱元璋在应天登基称帝，国号大明，年号洪武。

同年二月初五，常遇春率军从济南出发前去攻打东昌。

东昌的元军据城坚守，顽强抵抗，常遇春下令将士从四面登梯攻城，双方交战相当激烈。

恰在此时，朱元璋担心的事情发生了，乐安的元朝守将俞胜降而复判，徐达亲自率军前去征讨，行至距离乐安五里的土河时，徐达下令填坝前进。次日，俞胜的部将朱镇抚等前来报告说俞胜已经逃跑，徐达于是率军直驱乐安，驻扎在城东南，城内的元朝郎中张仲毅出城投降。

三月，山东各地基本上均已被朱元璋军队占领。

自从朱元璋军队占领江淮地区后，山东事实上成为元朝京畿地区的南面屏障，元朝失去山东无异于门户大开，再无天然屏障阻挡北伐军的进攻。