11月8日，我华野9纵各部完成了对黄百韬兵团的攻击准备。各级指挥员都在指挥所里等待命令。直到中午，还不见野司的电报。纵队指挥所里不断接到各师的询问电话，聂凤智虽然要求下面不用着急，但自己心里也是七上八下。根据上级通报和9纵侦察得知，原驻海州的敌44军，确已撤离海州，向新安镇方向开来，连日来陇海铁路各车站警戒森严，军运繁忙，情况异常。聂风智寻思着，敌人是在搞什么名堂？是收缩兵力加强正面的防御，还是向徐州撤退？原定战役第一阶段消灭黄兵团之后，下一步是打海州或下两淮，如今海州敌人跑了，看来向东打的可能性不大了，要打就是向西发展。
一阵急促的马蹄声由远而近，打破了指挥所的短暂沉寂，也打断了聂司令员的思路。骑兵通讯员急匆匆走进了指挥所，是侦察营幕思荣营长派人送来报告：敌44军已通过新安镇，25军已撤离阿湖，64军已撤离高流，均往西去。我3名侦察员化装成国民党军官兵混入敌内部侦察，因拿的是在济南缴获的敌军空白介绍信，被敌64军一个师长看出破绽，在新安镇东被杀害。新安镇上很乱，63军也有逃跑的迹象……
看来，敌人已察觉我进攻企图，往西逃跑了。如果不及时抓住敌人，战役第一步计划有流产的危险！这样大的变化，华野和军委不可能一点不了解，要不，为什么不按时下达发起攻击的命令呢！怎么办？聂凤智一面将情况报告华野，命侦察营尽快向西查明敌人行踪。一面命已经展开的25、26师派出小分队向前推进，与新安镇之敌保持接触。命预备队27师待命出发，作好渡沭河向西追击的准备。
纵队刚给部队打招呼，华野的追击命令到了。上级完全掌握敌情的变化。敌黄兵团已大部撤过运河，兵团部已从新安镇转移到碾庄。华野重申军委指示，必须继续实施战役第一步歼灭黄百韬兵团的计划，命原担任攻击任务的各纵队立即按区分的路线向西猛追，务必不让敌人跑掉。
纵队立即下达追击命令。由于1线师已基本展开，收拢需要时间，而27师已作好行动准备，即着该师为前卫，按27师、26师、纵直、25师的序列向南越陇海铁路，折向西过沭河，向西猛追。
我先头部队进入新安镇时，群众反映：“老广(指63军)走了不到两个钟头。”得知这一消息，部队追击得更快了，终于在入夜后于沂河东岸追歼了敌63军后卫警戒分队。查明堰头镇有敌2个团，我27师立即分数路渡过沂河，迂回包围了堰头镇。
淮海战役中流传着一个“十人桥”的故事，就发生在堰头镇战斗中。我27师79团1营尖兵2连为了尽快渡过沂河，围歼堰头镇之敌，命该连3班火速架设浮桥。3班临时找了一些木板和两架梯子，扎在一起横在河面上，因桥桩很不稳固，人通过时容易翻转落水。就在这时，敌人的火力封锁了渡口，为了不延误时间，在副排长范学福和班长马选云带领下，全班一齐跳入冰冷刺骨的河水中，10人分为5对，人当桥桩扛起浮桥，保障全营顺利通过，完成了战斗任务。这一先进事迹在部队中广为宣扬，鼓励部队团结协力，克眼困难，完成作战任务。其政治意义，大大超过这一行动的军事价值。
堰头镇战斗于午夜打响，激战至9日拂晓，歼敌63军152师454团和456团1个营以及军部直属分队等2000余人，敌军长陈章在混战中狼狈逃到窑湾。
在我27师包围堰头镇的同时，我25师和26师通过沂河。聂风智立即命令26师留下1个团协助27师围歼堰头镇之敌，主力继续向窑湾追击，并于9日拂晓包围了窑湾敌63军主力。纵队一面部署攻击，一面报告野司。
这时，1纵追击部队已经赶到，根据上级指示，窑湾之敌由1纵负责解决，要求9纵迅速渡过运河，继续向古城镇、碾庄圩方向追击。9纵即改由25师为前卫，筹措船只，寻选渡河点，抢渡运河。26师、纵直、27师随后跟进。在部队，没有装备渡河器材的条件下，克服水障是个难题。因沿河找不到船只，部队折向南抵达皂河镇，延至10日拂晓，25师才利用少量木船和就便器材渡过运河，至11日上午全纵队包括火炮、后勤车辆物资才渡河完毕。
为了抓着敌人，渡河耽搁的时间必须抢回来！部队过河后即昼夜兼程追击，不顾敌机的袭扰，1天行程65公里，于11日下午，赶到碾庄圩以南的高桥，会同友邻纵队，完成了对黄百韬兵团的包围。聂风智司令员带的1个轻便指挥所随前卫师前进，于11日下午设在古城，督促后续部队加速前进，进入指定地区，作好进攻准备。
在我华野各纵队穷追猛打之下，黄百韬兵团损失惨重。其63军还未过运河就在窑湾和堰头镇被歼。100军在向西突围中，其44师已经被歼，只剩下军部和63师了。敌转入防御后的部署是：兵团部在碾庄圩，以东为64军，碾庄圩及其以北为25军，其西面为100军。南面与我9纵接触的为敌44军，下辖2个师，碾庄火车站以东为162师，以西为150师；敌人利用原李弥部在该地区的既设阵地，主要依托村落、沟渠和铁路组织防御，前沿在古运河北岸东西一线；其主要防御点在徐井涯、新庄，前、后板桥附近地域；军指挥所在碾庄车站。该敌原系地方部队，撤离海州向西逃跑途中奉命归黄百韬指挥，与25军、64军相比，战斗力要弱一些。
华野直接参加围攻黄兵团的有5个纵队。9纵右邻是8纵，负责由东向西攻击；左邻是6纵，其以北是13纵，负责由西向东攻击；北面是4纵，由北向南攻击。
9纵担任由南面沿赵墩、火车站、碾庄圩方向实施主要突击。纵队决心：以25师在左、26师在右并肩攻击。首先以迅速勇猛的动作，一举突破敌防御，攻占徐井涯，新庄，前、后板桥诸要点，控制铁路路基，第二步继续扫清曹庄、李庄等碾庄圩南侧要点。尔后调整部署，向碾庄圩敌兵团部突击，要求各部队于12日18时前完成准备。为了争取时间，打敌于立足未稳，战斗准备相当仓促。特别是26师展开后，干部还来不及看地形，部队体力还未恢复就投入了战斗。
11月12日20时30分，在华野统一指挥下，我9纵协同4、6、8、13纵，展开对黄兵团攻击。我9纵干部战士发扬猛打猛冲的战斗作风，迅速突破敌44军防御。26师包围攻击徐井涯，歼敌162师454团大部，继于13日拂晓前攻占碾庄车站东侧之新庄，歼敌一部，控制了一段铁路基。我25师突破敌150师防御后，继续向前、后板桥攻击，恰遇敌换班不久，我军乘机将敌打乱，歼敌一部，攻占前、后板桥。敌人在猛烈炮火支援下，依托铁路路基和车站月台阵地顽强抵抗，战至13日10时，我25师攻占车站，全部控制了铁路路基。为了直接观察战场情况和利于指挥下一步作战，聂风智率纵队前进指挥所转移至火车站东侧。
14日，聂风智去野司参加作战会议。粟裕代司令员介绍了近日战况，分析敌情的可能变化，指出能不能全歼黄兵团，关键在于能不能阻挡住邱清泉、李弥2个兵团的东援。会上宣布围歼黄兵团作战由谭震林、王建安统一指挥。决定采取先打弱敌，后打强敌，攻其首脑，乱其部署的战法，先歼灭44军和100军。华野主力负责阻截牵制敌邱、李兵团，我9纵改隶山东兵团建制。
14日夜，当聂风智返回指挥所的时候，我25师已攻占圩子西南侧的李庄，歼敌25军40师1个加强营。然而，我26师攻击曹庄却碰到了钉子。曹庄靠近碾庄圩南门，我军打曹庄，就像虎口拔牙。敌集中火力封锁我军接近路线，依托房角、暗堡作拚死抵抗，并可得到圩子内敌兵力、火力的直接支援。我军攻击一再受挫，伤亡很大，打得相当艰苦。战至15日凌晨1时30分，终于打掉了敌人这颗“门牙”。至此，碾庄圩以南外围的全部据点，均被我军扫清。
为了准备对碾庄的攻击，第9纵队调整了攻击部署。因攻击正面缩小，纵队改为三个梯队配置。攻击碾庄圩的任务由25师负责，由该师73团接替曹庄防务，准备担任主攻。74团仍在李庄及其以东占领攻击出发阵地，担任助攻，75团为师预备队。
碾庄圩，是一个面积不到1平方公里的平原大村寨。圩子四面环水作为外壕，内筑有两道土围子，原敌李弥部第9军已构筑了不少工事。黄百韬决心死守待援后，又加强了工事，树木基本砍光，房子大部拆掉修了工事，连美国人给的载重运输汽车，也成了修工事的特殊材料，人员基本上已转入地下。我军要拿下这样的堡垒，没有相当充分的准备是不行的。为了减少接敌运动中的伤亡，部队加紧向敌方实施迫近挖壕作业，要求将交通壕挖到敌外壕边上。
11月17日17时，在上级统一指挥下，我9纵向敌发起总攻。我攻击部队连续突击4次，均未奏效，部队伤亡较大。友邻8纵在圩东南方向突击也未成功。经上级同意，停止攻击，继续作好准备。而4纵攻击碾庄圩以北之大牙庄，6纵攻击圩西的前后黄滩，均获成功。
为了弄清楚9纵攻击失利的原因，聂风智亲自去25师找肖镜海师长和部分团营干部了解情况，主要教训还是准备工作不够周密。敌明暗火力点，特别是护圩水壕的情况没有摸清楚，我军前伸的交通壕距水壕还有百来米，突击队在敌火力下暴露时间长，造成伤亡大，火力与突击脱节。
73团的同志还介绍了一个情况：18日凌晨，有一个战士叫李方欣，曾经淌水摸过了水壕，还从对岸抓了一把枯草回来，证明水壕可以徒涉。同去侦察的3人，2个牺牲，小李伏在水壕里1个多小时，身子都冻麻木了，待敌人放松了警惕后才爬了回来，这一情况对定下决心提供了重要依据，也说明要弄清一个情况并不容易。开始询问群众，说是水有一人多深；又问俘虏，同样说水深得很，根本过不去。其实他们都没有下过水，并不了解真实情况。
情况弄清了，问题找准了，9纵对症下药，采取了措施：一是继续近迫作业，把交通壕延伸到敌圩外水壕的边上去；二是通过外壕以徒涉为主，并准备浮桥、梯子，后续部队可从桥上通过，但要等扫清障碍和暗堡火力点之后；三是搞好步炮协同，要求炮火切实压制敌人，突击分队要在炮火延伸的同时，紧接着炮弹的硝烟，冲上围子，扔手榴弹炸敌人，使敌人根本来不及还手。
一个白天过去了，又一个夜晚降临了。在整个徐东阻击战中，在一些村落阵地内，我军与敌人进行着反复的拉锯战。白天暂时放弃，夜晚又把敌人逐出。在夜里，一会是炮声、枪声、喊杀声，一会又陷入令人难耐的沉寂。
邱清泉见从正面进攻不能奏效，就亲自指挥主力第74军向我土山镇阵地进攻，在张楼、陈庄附近和北进的我华东野战军三个纵队展开激战，很快便陷入了重围，邱清泉指挥第74军拼死突围，又把预备队和坦克、大炮全都搬上去，才保住了第74军没被全歼。
黄百韬连电告急。杜聿明在南京统帅部的压力下，不得不对邱清泉、李弥兵团下了死命令，两天之内务必与黄百韬兵团会师。
东援之军在进占我军警戒线阵地后，在强大炮火、飞机、坦克支援下，全线展开进攻。晚上，国民党军统计了一下当天的进度，发现蒋军务部队进展少的3、4公里，多的6、7公里，按这个进度计算，估计一周内可能打到碾庄圩附近，就有希望解救出黄百韬兵团。杜聿明感到十分乐观，向刘峙报告后，刘峙听了也很高兴。
为了鼓舞士气，刘峙又亲自到苑山指挥视察。15日夜，国民党国防部根据空军侦察的情况，发现解放军大部辎重向北行动，由此判断出解放军有撤退的征候，一再催令“剿总”下达追击命令，但刘峙认为解放军围攻黄百韬兵团志在必得，没有把吃到嘴里的肥肉再吐出来的道理。他一面请求空军增援碾庄圩，一面仍是督促邱清泉、李弥兵团猛攻，采取“火球战术”攻击，再次亲临前线。
华东野战军首长为诱敌东进，以便侧击兵团向北断敌后路，决定以10纵、7纵、11纵稍向东撤，侧击兵团也稍向后缩。
17日在徐东一线阻击敌人的华东野战军各部，在基本完成阻击邱、李兵团东援，保证我包围碾庄圩部队有充足时间消灭黄百韬兵团的前提下，主动撤到大许家一线，以便于各部穿插、分割，形成新的包围。在10纵撤出原来的阻击战地后，邱清泉兵团和李弥兵团立即向东推进。18日，国民党空军侦察到解放军已分路撤退。这时，邱、李兵团离碾庄圩只有10多公里了，他们立即向徐州“剿总”告捷，刘峙接到消息，误以为我军有计划的后缩为“总退却”，下令邱、李兵团向前追击，他一方面向南京告捷，一方面要政工处通知全市燃放鞭炮庆祝，张贴“徐州大捷”、“庆祝徐州保卫战胜利”之类的标语，对“徐州大捷”开始了大肆宣传。刘峙为了宣传他的“战果”，还通电各省告捷，并召开新闻发布会。一时间标语张贴得满街都是，徐州城内到处是庆祝“大捷”和“胜利”喧嚣声。他还洋洋得意地到处讲，这回可对得起“国人”了。
蒋介石也信以为真，还专门派国民党中央宣传部部长张道藩率慰问团开赴徐州前线，并携带大批勋章、奖章和白银等慰问品来慰问，组织力量进行宣传。蒋介石心里稍稍宽慰了一些，马上下令让部队沿运河线追击，当天中午，国民党第2兵团和第13兵团进至大许家南北之线，遭到顽强抵抗，才知道解放军并没退却，黄百韬的第7兵团仍在被围之中。
新闻发布会上，有位记者问：“这样的大捷，黄百韬将军哪里去了？”杜聿明冷静地回答：“黄百韬将军回家休息去了。”其实此时黄百韬被围困在碾庄寸步难移，其所谓的“大捷”乃是自欺欺人的军情。
就在这时，碾庄圩外围的据点却正一个一个地在消失。
西洋镜被戳穿，刘峙招来蒋介石的一顿痛骂。
20日上午，蒋介石指派郭汝瑰和空军副总司令王叔铭一同去徐州与刘峙、杜聿明等商量突破大许家阵地的战法，商决先集中空军轰炸狭窄地区，然后陆军以炮火和战车支援步兵以多梯队向纵深突击，并向两侧卷击。如一日能有5公里的进展，以后就可以继续突破，如不能实现就向右包围。
郭汝瑰和王叔铭到徐州后，立即会见了刘峙和杜聿明，但刘峙却说出另一番话来。刘峙对郭汝瑰说他有几条意见：
(一)请总统亲临指挥；
(二)速运两个军增援；
(三)请总统下决心以全力东进，对徐州安全可置不问。
郭汝瑰沉思不语，他在想，不知是刘峙想推脱责任故意说漂亮话呢，还是想借此机会让杜聿明上前线去，他自己还是离开徐州去蚌埠保命要紧。
碾庄圩从高处望去，四周原野无垠，都是一片片的开阔地带。所谓的“大捷”，黄百韬最清楚不过，他已经被死死地围在这里了，像一头久困的野兽，黄百韬不想坐以待毙，但却又束手无策。
尽管邱清泉、李弥兵团与黄百韬兵团相距不到20公里，也是无法会合，前去解围的部队和固守待援的黄百韬兵团只能炮声相闻，但谁也救不了谁。被杜聿明吹成“王牌”中的“王牌”的第5兵团也无可奈何。黄百韬并没有指望他们会来救自己，在要打要留之间心烦意乱，拿不出一个好主意。
黄百韬只好召集各军军长开会商讨对策，在走留之间做出选择。结果大多数军长主张突围，但这时他又接到国防部电令，让他击退“共军”包围后再行撤退。黄百韬陷入沉思，现在各军残破，第44军战斗力差也不是不知道，只有64军还可以一拼，但也不是长久之计。想来想去，他还是只有固守待援一条路可走。他只好安慰众人说，邱清泉、李弥两兵团不日就会来增援我们，杜聿明也是支持我们的，我们很快就会脱离困境。其实他是为了维持大局，不得不采取自欺欺人的说法。
黄百韬并非庸才，既然战局如此，为了防范我军进攻，他已组织人马进行了战前准备。在运河以西，陇海路南北方圆10多公里的地带，原曾是李弥第13兵团的防区。每一个村落都筑有高出地面2、3米的土围子，土围子外面挖有10多米深、10至15米宽的水壕，而且地堡、暗堡遍布，构成了一个比较完整的防御阵地。村内交通壕、堑壕相通，村村相连。黄百韬又将他的第25、44、64、100军分别置于以碾庄圩为中心的东、西、南、北四周村落进行防守。村庄外围都是开阔地，易守难攻就在于此。
从11日以来，接连3天，由于攻坚器材准备不足，炮火跟不上，我军攻击进展缓慢，伤亡也很大。
黄百韬见此情形，一时间信心大增，他在给蒋介石的电文里按捺不住的兴奋之情，讲道：“共军想吃掉我，没那么容易。”
在这种情况下，我华东野战军立即召开了紧急作战会议，重新调整了部署。华东野战军根据战场情况，指示各纵队采取夜间迫近作业，隐蔽接近，集中兵力，逐点争夺，逐个攻取。
在我军改变打法后，碾庄圩的外围阵地一时间险象环生。黄百韬只得又向南京求援，顾祝同心里也极为紧张，连忙派出空军进行轰炸。从这以后，每当碾庄圩地面阵地遇到紧急情况，空军就立即组织轰炸。就是靠着这个办法，使我军攻势进展缓慢。
只要战场情况稍稍有些好转。南京国民党统帅部和徐州“剿总”的刘峙就大吹大擂，又开始宣传“碾庄圩大捷”了，说“共军”的“人海战术”也无济于事，碾庄圩阵前伏尸遍野，血流成河，现“共军”已经全线溃退。
为此，南京国防部的何应钦马上派飞机给黄百韬送去了勋章，顾祝同并亲自乘飞机到碾庄圩上空和黄百韬对话，给他空投嘉奖令。国民党在《中央日报》和《扫荡日报》上铺天盖地地对黄百韬进行宣传。一方面是如雪片般的贺电和电话，一方面是各部队纷至沓来的请求补充粮秣弹药的电报，许多阵地都出现了险情。在我军的连续攻击之下，黄百韬疲于应付，日见憔悴。
11月14日晚，我华东野战军首长召集第4、第6、第8、第9、第13等5个纵队和特纵的主要领导在一起开紧急作战会议，研究敌情，决定6个纵队统一由山东兵团的政委谭震林和副司令员王建安统一指挥，以9纵在南，6纵在西南，13纵在西北，4纵在北，8纵在东，从四面向黄百韬兵团发动进攻。同时，华东野战军又调集了火力最强的特纵，分置四面，有力配合攻坚部队发动攻势。
各纵队在做好了充分的攻击准备后，于15日夜开始向黄百韬兵团发起进攻。经过三天的激战，以9纵为首，从西面和南面加强了对敌100军和44军的攻击，并将这两个军的大部歼灭。8纵除以一部分兵力监视碾庄圩以东一带的敌人以外，主力分别由火烧房子西北、大院上西南向碾庄圩等处守敌进逼。纵队组织了炮兵群，压制、摧毁了敌人的地堡工事。在凌厉的军事攻势中，同时开展了强大的政治攻势。震颤人心的喊话声和震天动地的枪炮声交汇在一起，使得敌人胆战心惊。
面对救兵无望的情况，黄百韬把他的全部将领召集起来进行战前鼓动，这些将领一个个像输红了眼的赌徒。
11月19日晚，我军对碾庄圩守敌黄百韬兵团部、25军军部及其直属战斗部队发起总攻。
按照计划，8纵和9纵从东南和正南方向担任主攻；4纵由北面进攻；6纵在特纵6辆坦克配合下，从西面攻击。
碾庄圩，这个坐落在淮海平原上不足200户人家的村庄，由于淮海决战而闻名中外。经过黄百韬的苦心经营，它有着两道水壕和围墙，内外围子之间有近百米的开阔地和几所院落。水壕宽窄不等，从十几米到二十几米，水深一米以上。除围子外面有永久防御体系外，敌人在两道围子之间，也利用网状地堡群，组成严密火网。
总攻开始后，8纵以23师先锋团67团的一个连为突击队，和9纵的“济南第1团”并肩作战，直插黄百韬兵团的心脏。这两个主攻团相互通报情况，团结协调，紧密配合。两个指挥所架设了电话，电话线若被敌炮火打断了，就互派参谋人员联系。
在步兵冲击之前，8纵一声令下，集中57门大炮，分4个炮群，向敌阵地猛轰。霎那间，炮声震天，无数条火龙划破了夜空，飞向碾庄圩，仅3刻钟就发射炮弹4600余发，被誉为“战争之神”的火炮，在围攻碾庄圩中大显神威，敌有生力量大量被杀伤，防御工事被摧毁，步兵部队沿着这条开辟的通路奋勇向前冲击。
淮海平原的初冬，已是天寒地冻，北风凛冽，而夜间壕水更是冰冷刺骨。为了争取突破时间，突击队的同志跳下水深齐腰的壕沟涉水前进，有的同志干脆脱掉棉衣，光背赤足涉水而过。壕壁、围墙陡直难攀，战士三番五次爬上去摔下来。为我炮火震蒙了的敌人，如噩梦刚醒，机枪、手榴弹一齐打来。战士们一面还击，压制敌人火力，一面叠“罗汉”向上爬，喊着口号，相互鼓励着“冲过水壕，翻过围墙就是胜利！”仅用半小时，碾庄圩第一道围墙的突破口就被9连撕开了，红色信号弹划向豁口上空。我后续部队随后跟进。
守敌使用炮火和步兵交叉火力以及火焰喷射器，凭着尚存的工事构成一道新的火墙阻碍我军前进，不少同志被火焰烧得在地上翻滚，但火焰一灭，又立刻冲上去。经过一番搏斗，将守敌一个营消灭在地堡密布、壕沟纵横的阵地上。突击连和后续部队占领几所院落站稳脚跟后，立即支援“济南第1团”，向那里的守敌压过去。这时，两个主攻拳头会合了，共同打退敌人“青年突击队”的疯狂反扑，向前进攻。为了抵近射击，打死角，由纵队参谋长陈宏和67团指战员研究出的用炮抛射炸药，给敌人很大杀伤。据俘虏兵讲：这种“炮弹”，会飞到墙头上爆炸，没法躲。华东野战军首长称赞炮打炸药是一大创造。
8纵部队和“济南第1团”在第二道围墙的南门外会合后，共同研究了兵力、火器的配合。“济南第1团”首先冲破南门，两支部队一齐向里冲杀，当后续部队拥向南门石桥时，石桥被敌人炮火炸塌了。在这关键时刻，在现场指挥的参谋长陈宏见水壕有些障碍物，立即命令负责架桥的67团7连用这些东西把桥加固好，使后续部队源源不断地冲过。部队在接近黄百韬兵团部的时候，同垂死挣扎的敌人展开了逐屋、逐点的争夺，有时竟是白刃格斗。一直激战到20日清晨5时50分，攻打敌人兵团部和25军军部的各部队会师了。当特务团团长董玉湘进到黄百韬住址时，发现黄百韬睡的毛毯上遗弃下1支手枪和1瓶安眠药。至此，除黄百韬带千余人逃向64军军部据守的大院上村外，守敌全歼。
和8纵并肩担任主攻的9纵在南面沿邵墩、火车站、碾庄圩方向实施主要攻击，以25师、26师并肩左右攻击。11月15日，为了准备对碾庄圩的攻击，纵队因攻击正面缩小，重新调整了攻击部署，以巧师攻击碾庄圩，调26师到2线作短暂休整。11月19日，9纵在突破敌前沿后却发展很慢。正在这时，25师向9纵司令员聂凤智请示，8纵有个小分队，要求从25师73团的突破口里加入战斗，聂凤智当即同意，并要求他们向右侧发展，不要两个部队搅在一起。由于这个小分队进去，进攻速度加快了，经过4个小时的激战，就连续突破敌人两道围子，敌人马上乱了阵脚。
“黄百韬要逃跑了！”这个振奋人心的消息立刻传出。原来，黄百韬兵团部与64军军部在电台上用粤语通话，说是一号(指黄)要到大院上去，要求派人保驾。正好被9纵的老广，名叫孔广平的随军记者侦听到了这个消息。聂凤智闻言立即命炮兵实施拦阻射击，可惜没有打中。9纵突击部队解决了敌炮兵阵地后，向纵深发展，一直打进了黄百韬的兵团部。
黄百韬的兵团司令部就设在一家酒坊里，早巳被我军的猛烈炮火炸得面目全非，炮弹直接命中屋顶，事后有人好奇地数了一下，发现上面竟然开了7个天窗。黄百韬侥幸未被炸死，和25军军长率领着残部逃到了大、小院上和尤家湖等村继续负隅顽抗，他留下的1辆新的美式吉普车连同车上的1副象牙麻将牌和1具紫铜火锅，成了我军的战利品。黄百韬跑得太匆忙，只带了几个随从，兵团指挥部的一摊子统统成了俘虏，连两箱机要密码也没来得及销毁。纵队司令部立即派专人将密码送到野战军司令部，后来在战役决战的第二、三阶段，对破译工作起到了不小的作用。
此时，碾庄圩已被攻克。
黄百韬已经走向了他的生命尽头。
在这场战斗期间，新华社发表了毛泽东起草的关于《中国军队形势的重大变化》的评论。毛泽东信心十足，指出再有一年左右的时间，就可能从根本上打倒国民党反动派政府。
事实果然如他所料。
小小的碾庄圩已经被淹没在战火硝烟里面。黄百韬清楚地知道，他已是穷途末路，这里恐怕就是他的归宿了。一向自负的黄百韬何曾有过这样的念头。他转战沙场多年，正是因为卓著的战功和忠诚才受到蒋介石的器重，他怎么也想不到今天他会落到如此地步。
圩子里的枪声一阵紧似一阵，像是对他的回答。
我军几个纵队在一起打仗，是不比赛的比赛，谁也不甘心落后。但突破敌前沿时却发展很慢。圩子里到处是顽强抵抗的敌人，到处是枪声，抬脚是地堡，敌人像疯狗一样连续不断地反扑。徒步涉水进攻的战士们被浸湿了棉衣，穿在身上又重又冷，冻得脸色发青。
11月19日，炮火几乎全集中在这一个地方了。碾庄圩覆灭前，我华东野战军整整实施了30分钟的炮火急袭，黄百韬在战栗，整个碾庄圩在战栗。同时，黄百韬几乎也是不假思索地命令他的炮兵，把炮弹全部打完。黄百韬脸色铁青。
大约经过4个多小时的激战，到20日凌晨40分，我9纵73团5连(归1营指挥)突破了第二道围子。第一、二道围子相距也只有百来米。第二道围子一经突破，敌人的核心阵地就被我军冲击得如同处在激流当中。
黄百韬在深深的忧虑之中度过了他生命历程的最后几天。
解放军的冲锋号声响起来了，黄百韬也听到了那嘹亮的声音。黄百韬被64军军长刘镇湘、25军副军长杨廷宴等人保护着跌跌撞撞地突围了。
到处是人影憧憧，到处是喊杀声。22日，敌第7兵团完全被歼。黄百韬和杨廷宴由碾庄圩东北的小费庄向西突围，在一个草堆下面，眼看着已经没有去路了。黄百韬从腰间拔出手枪，对准自己扣动了扳机。
“我老了，而且多病，做俘虏我走不动，也难为情。我死了，或可使那些醉生梦死的人醒悟过来。你们年纪还轻，尚有可为，希望你们突围出去，再为党国做点事。”
这是黄百韬在生命的最后时刻给身边人留下的话。
黄百韬曾对杨廷宴说他有“三不解”：
(一)我为什么那么傻，要在新安镇等待44军两天；
(二)我在新安镇等两天之久，为什么不知道在运河上架设军桥；
(三)李弥兵团既然以后要向东进攻来援助我，为什么不在曹八集掩护我西撤。
即使在生命最后一刻，他也还是执迷不悟。但他和蒋介石任谁都把握不了战局的发展。这是一种历史的必然。
黄百韬死后，杨廷宴见一个解放军战士走来，就诡称死者是他哥哥，只有兄弟二人，他是奉母命来探视哥哥的，不料哥哥被打死了，说完以后就伤心地痛哭，并乘机把黄百韬的手枪交给了这个解放军战士，请求协助他埋葬。埋完之后，他记下了地点并树下了标志。等他逃回南京后，向顾祝同报告了这个情况。顾祝同就派人按所说的地点把黄百韬的尸体运回了南京。
黄百韬被歼，等于砍掉了蒋介石在徐蚌会战主力的一支有力的臂膀。
11月23日。华东野战军司令部。
粟裕坐在椅子上，侧首仰望着墙上的地图怔怔地出神。
副参谋长张震轻轻地走来，强压着发自心底的兴奋，尽量小声说：“粟司令，谭震林、王建安来电报告，碾庄战斗圆满结束了！”
“嗯？”粟裕放下双手，挺直了身子，不出声地望着张震。
“碾庄战斗已经结束了！”张震再也抑制不住自己激动的心情，放开嗓门大声说道，“黄百韬兵团已经被全歼了！”
“哦！”粟裕平淡地应了一声，突然脑袋一歪，身子一软，几乎随着椅子摔倒。
张震急忙上前扶住，连声呼喊：“粟司令、粟司令……”粟裕竟放松、放心地睡着了。
事隔多年以后，粟裕对妻子楚倩谈起此事时说：“那时太紧张了，上至中央军委，包括主席，下至我们，开始都对黄百韬兵团的战斗力估计不足，后来我们碰了钉子，可又不敢向主席叫苦，只有豁出来打。主席天天来电催问战况，我心里很急。部队打得很苦啊……”
直到掌灯时分，粟裕才长长地吐了一口气，慢慢地醒了过来。半个多月来，他从未这样从容地睡过觉。醒来后，他觉得筋舒体泰，神清意爽，坐起来伸了个懒腰问：“什么时候了？”
守候在他床边的张震告诉他，已经晚上了。
人民解放军某部炮兵观测所连续观测目标九昼夜“开始工作。”
“你一天没吃饭了。”
“真的？”粟裕突然觉得是有点饿了，“有鸡吗？”他问张震。
这天晚上，华东野战军司令部灯火通明。粟裕和谭震林、陈士榘、唐士亮等人一起总结歼黄作战经验，大家的心情既高兴又沉重，因为这几个主要作战纵队，如4纵、7纵、8纵、9纵、10纵、11纵、13纵伤亡都平均在2000人以上，有的竟达5000多人。
“这一条经验非常重要，是我们用生命和鲜血换来的。”粟裕用一根指头在桌子上比画着说：“在江淮平原作战，由运动战转入攻坚战的时候，不可急于求成，而应加强对壕作业，隐蔽接近敌人，将壕沟挖到敌人眼前再发起攻击，逐点争夺，逐个歼灭。”
谭震林笑着说：“这就叫吃一堑长一智！”
会议结束后，粟裕将棉衣一裹，走了出来。这是一个繁星满天的夜晚。
在这天夜里，粟裕发现远处似乎有点点火光在摇摇晃晃地移动着。粟裕凝神谛听，一片吱吱呀呀的声音，像车轮滚动。他再向四周望去，若明若暗地到处都有火光移动，又隐隐地传来吆喝牲口的声音。他心头猛地一热，多好的人民！
历时半个月的淮海战役第一阶段作战中，我9纵共歼敌黄百韬兵团部及44军、25军、63军、64军各一部，共2.41万余人，缴获各种火炮200余门和其它战利品，我9纵也付出了7000余人的伤亡代价。