仅仅5天的东援作战，使邱清泉尝到了华东野战军的厉害，从此再也不敢轻易冒险，大话也不敢再说，而改为向杜聿明叫苦。李弥这次作战也是相当卖命的，可就是打不过去。11月18日，他亲自指挥第八军进攻一个叫麻谷子的小村庄，先是由空军用500磅的重型炸弹炸，用燃烧弹烧，再用野炮轰，小小的麻谷子村完全成了一片火海。这时，李弥认为“只要搜索一下就可以占领了”。可是当他派出的部队在战车的掩护下进村时，火海残墟中又射出了一排排的子弹，再次将李弥的军队打退。当时李弥不得不对第八军军长周开成说：“他们是人不是神，就是钢铁也要融化，为什么能这样顽强呢！”
华东野战军担任正面阻击任务的3个纵队是由成钧任司令员的七纵、宋时轮任司令员的十纵、胡炳云任司令员的十一纵，三个纵队由宋时轮统一指挥。在战前的动员会上，宋时轮说：“我们和国民党打了20多年的仗，现在是进行决战的时候了。蒋介石眼看黄百韬兵团被围，下令徐州‘剿总’派邱、李兵团死命东援，以挽救他统治人民的看家本钱。根据中央和毛主席的指示，华野前委决定除了以6个纵队投入围歼战以外，以8个纵队在徐州东面、东南面打援。我们有莱芜战役、鲁南战役、开封战役、睢杞战役历次打援的经验，我们一定能完成阻援任务。”部队党委向全体指战员提出了“不怕疲劳，不怕寒冷，把工事做得牢靠”；“寸土必守，寸土不让，坚决守住阵地”；“抓紧战机出击，歼灭敌人”等号召。上下齐心，相互配合，死拼死守，在南边的一纵、二纵、十二纵的配合下，硬是以敌人难以理解的英勇与顽强，成功地打垮了敌人多次进攻，遏制了敌军开始东进时的疯狂势头，阻击了敌人攻击前进的速度。我十纵的一支部队在团山与李弥的第九军作战时，一直打到全部牺牲，才放弃了阵地。曾经骄横不可一世的邱清泉在我十纵的坚决阻击面前也不得不公开赞誉说：“排炮不动，必是十纵。”从此，十纵擅打阻击战的名声远扬。
在这场阻击战中，国民党军队虽然投入了5个军的兵力，但是主力是放在中路的号称五大主力之一的第五军。我军担任正面阻击任务和五军对抗的，是华东野战军七纵、十纵和十一纵。
邱清泉指挥的第五军是蒋介石的五大主力之一，是国民党部队所组建的第一个全部美式机械化军，这支被称为“天之骄子”的部队在杜聿明任军长、邱清泉任师长时，在1939年的广西昆仑关之战中，击败了日寇王牌军第五师团二十一旅团，击毙日寇4000余人（占该旅团的85％），威震全国，奠定了第五军在整个国民党军队中不可动摇的主力军地位。后来在远征缅甸时，又屡建奇功（闻名中外的中国远征军的英雄戴安澜就是第五军二○○师师长，在戴安澜师长的追悼大会上，毛泽东、周恩来、朱德、彭德怀分别送了挽诗、挽词或挽联，2009年由中共中央宣传部等11个部门联合组织评选“100位为新中国成立做出突出贡献的英雄模范人物”，戴安澜名列其中）。在参加内战之后，第五军由于装备好、火力强，虽然在钜野战役、孟良崮战役、豫东战役中连续几次败在刘伯承和陈毅手下，但是尚未受到我军的毁灭性打击，还保存了相当实力，故而攻击意识还相当强。加之在国民党军队中以作战悍勇著称而有“邱疯子”之称的邱清泉在蒋介石和杜聿明的督促下还组织了督战队和敢死队，所以曾经几度对我军造成了不小的压力，给我军带来了不小的伤亡。孙庄之战就是其中的一例。
11月16日，第五军四十五师在师长郭吉谦的指挥下，沿陇海路向东进攻，在铁路以北的孙庄受到华野十一纵的顽强抵抗。十一纵守孙庄的是一个团，全团战士在团长邢永生、政委龙飞虎（这就是在革命回忆录中多次见到的那位曾经长期担任毛泽东和周恩来警卫与副官的龙飞虎，1948年5月他要求到第一线杀敌，故而来到了华野）的率领下，坚守阵地一天一夜，没有后退一步。四十五师先用一个团，以后增加到三个团，在空军不停的轰炸、扫射支援下反复冲击，可是孙庄就如铁钉钉在木板上，丝毫不动。邱清泉亲自来到阵地督战，也无任何效果。17日，杜聿明也亲自登上苑山督战，看他最得力的老部下邱清泉有何办法。在炮兵用大大小小的高爆弹、杀伤弹、凝固汽油弹、黄磷燃烧弹的强轰与燃烧之后，敢死队冲进去又被解放军的步枪、机枪、手榴弹、迫击炮组成的火力网打了出来，反复十几次。邱清泉的双眼杀红了，下令郭吉谦以“拿下孙庄，士兵重赏大洋30块，军官连升3级”的诱饵组织了整整两个营的敢死队，以100辆美制35吨谢尔曼坦克打先锋，敢死队在后跟进。这时的孙庄里边先是一片寂静，突然间，从残垣破墙之中冲出了一队队负伤挂彩的解放军官兵，前边的手中抱着炸药包，在地上滚动前进，然后就紧贴着坦克拉响了炸药包。有的战士则是爬上坦克，掀开坦克的顶盖，将手榴弹塞进坦克的驾驶舱，然后死死压住坦克顶盖，让手榴弹在坦克内炸响。在一阵阵爆炸声中，手持刺刀的解放军官兵跟坦克后面的敌敢死队拼刺刀，几百把刺刀竟把敌人的两个营敢死队全部赶了下去。这支拼刺刀的队伍是这个团的全部指战员，只要还能和敌人拼的全都上来了，从团长、政委到炊事员、饲养员，全部投入了和敌人的肉搏战。五军用重金买来的敢死队员硬是被我军基本上是伤员手持的刺刀吓退了。邱清泉眼见他最后的一手也在杜聿明的面前失灵，气得命令敢死队后面的督战队“给我扫死这些废物”！在邱清泉的命令下，督战队的重机枪当着杜聿明的面扫射了起来，退出孙庄的敢死队员一片一片倒在了村外。
当杜聿明站在苑山上看着被硝烟与烈焰吞没的孙庄时，曾经这样说道：“共军呀共军，你就是一块钢铁也该熔化了，就是一块顽石也该粉碎了！”可是这时他却不能不说：“这是些什么部队，难道说他们不是血肉之躯！”
我华东野战军的指战员就是以这样的大无畏精神，打得邱清泉不敢轻举妄动了，李弥也跟着邱清泉停了下来。粟裕根据整个战场上的局势判断，围歼黄百韬兵团已经有了把握，阻击邱清泉兵团和李弥兵团也已成功。可是，粟裕还想在运动中消灭敌人更多的有生力量，不可能就这样让邱清泉和李弥轻松地停下来或者缩回去，让其实力保存下来。这时，毛泽东也电示粟裕，可以将原来“阻援打黄”的打法改变为“围黄打援”。11月17日，粟裕采取了一个大胆的诱敌深入的行动，他命令3个阻援纵队有意从双楼、前场、狼山一线向东后撤，给敌人一个我方力量已经削弱，不得不后撤的假象。用这一假象将邱、李兵团向前拉动，使其远离徐州老巢，以便我军在阻援的同时更多地加以消灭。我军这一后撤，果然使刘峙和杜聿明上当，误认为邱清泉和李弥已经取得了决定性的胜利，误认为他们的援救计划即将成功，一方面向蒋介石上报“徐东大捷”的“喜讯”，一方面命令邱清泉和李弥发动“全线追击”。可是我军根据粟裕的指示，事先就做好了在敌人追击中歼灭敌人的充分准备，诱敌深入，在运动中与敌人激战一昼夜，退至小塔山、大许家、小朱庄、白塔一线之后就筑好阵地，再不后退一步，再次打响了阻击战。
这一昼夜的战斗，消灭的敌人比前四天总计还要多，在不到一周的时间中，敌方两个增援兵团的一线部队均已伤亡过半。
邱清泉无法前进，李弥更是无法前进，这两个兵团一直打到黄百韬兵团覆灭为止，也未能越过大许家一线，与黄百韬兵团就只隔不到15公里的距离，枪炮之声相闻，却只能眼睁睁看着黄百韬兵团被消灭。
三、黄百韬走向自杀末路
华东野战军利用坑道作业向黄百韬兵团步步进逼，将其层层剥皮的战术十分成功，敌军被我一口一口地吃掉，防区一天比一天小，供应一天比一天难。11月17日和18日两天，四纵攻占了敌人防区内除碾庄之外最重要的据点大芽庄和太平庄；六纵攻占了前黄滩和后黄滩，歼灭了敌四十四军军部，四十四军一五○师师长赵壁光率部投降；八纵和九纵则基本上扫清了碾庄外围的据点，直逼碾庄。到18日晚，包围圈中的第一○○军和四十四军已被我全部歼灭，被围的黄百韬兵团其兵力实际上已被我军消灭了一大半，还有战斗力的只剩下已经被打残的二十五军和六十四军不足8个团，所守的据点仅存碾庄周围的六七处。也就在18日这天，我军活捉了敌四十四军中将军长王泽浚。
四十四军原来并不是属于黄百韬指挥的部队，是川军，抗日战争时扩编为第三十八集团军出川抗战，当时有两个军，共有24个团的兵力，由王瓒绪任集团军总司令。由于川军属于杂牌部队，从来不被蒋介石所重视，虽然在抗击日寇的战斗中也打过一些好仗，但是部队愈打愈少，两个军后来仅剩下了一个四十四军。经过多次整编裁并之后，只剩下了两个师6个团，由王瓒绪的儿子王泽浚任军长。由于王瓒绪是川军将领中全心全意投靠蒋介石的一个，和其他与蒋介石离心离德的川军将领矛盾很深，所以在抗日战争结束后四十四军没能回四川。全面内战打响之后，就被蒋介石派到苏中第一线充当炮灰。淮海战役之前，驻在海州，属于李延年的第九绥靖区，而第九绥靖区也就只有这一个军。当第九绥靖区决定撤销后，四十四军就交给黄百韬指挥，随黄百韬第七兵团一道向西撤退。由于在撤退时四十四军是走在最后，又带有一些随同逃命的非军人，速度不快，在撤退中已被我军消灭了不少。到了碾庄地区，奉命防守南线。当时，按蒋介石的一贯作风，他给被包围的各个军长都投下了亲笔信，给王泽浚的信是这样写的：
泽浚军长：此次徐州会战，关系党国存亡，只许成功，不许失败。地形、工事、兵力，我都优越，胜利在握。望激励将士，以尽全功。
王泽浚父子都在国民党杂牌部队中带兵，对于蒋介石这一套当然较之蒋介石的嫡系将领更清楚，所以这封信被王泽浚撕得粉碎，并大骂蒋介石：“这时才来叫乖乖，有啥用！”在华野的强大攻击下，四十四军很快就被击溃，成为包围圈中最早被全部消灭的一个军。王泽浚在回忆录中是这样记述他被俘经过的：
自大小王庄和彭庄、贺台子相继被解放军占领后，解放军即对前后黄滩、小李庄采取坑道进攻战法，昼夜不停地进行坑道作业。十六日晚，小李庄亦被占领。天明后，坑道工事已满布于阵地前面，两军相隔不过数十公尺。……十八日拂晓前，第四十四军的掩蔽部被解放军的战车轰垮，我几乎被活埋在里面。解放军从四面八方逼近，炮兵没法射击，但又无处可以转移，只有一个炮兵排长在我身旁，要我快想办法离开。我对那排长说：“我就在此地，你们不要管我。最好你去找你的连长，叫他自打主意，突围逃命也好，在此继续抵抗也好，投降共军也好，我都不管。”那排长马上去找他的连长，不到十分钟回来说：“共军已解除了我们的武装，要我们去集合，你最好不要暴露，也同我们去吧。”当那排长说完时，解放军的干部和战士已出现在我面前。清查人数时，一位干部问我：“你是什么人？”我答：“我是一个排长。”约半小时之后，大概是清扫战场完毕，来了一位解放军的干部，他似早就了解我的身份，故意问我：“你究竟是什么人？”我即向其坦白了。因天已大亮，我虽穿上一件士兵棉大衣，但里面却是黄色毛织将官服和中将的领肩章，这是无法蒙混过关的。
王泽浚的回忆，比较真实地记述了黄百韬兵团覆灭前的情况。不过，这时黄百韬兵团的火力仍然很强，因为黄百韬把各军的重炮集中使用，全部都集中在碾庄附近。强大的火力还有一部分是来自空中，因为顾祝同给黄百韬空投了一部地空通信电台，专门用来和空中的飞机联络，地上既能从空中了解战场上的情况，空中又能根据地上的要求进行轰炸。黄百韬兵团这时还能守住若干阵地，与空中的支援有很大关系。
为了更有效地对黄百韬兵团进行“层层剥皮”，减少伤亡，华野9各纵队从11月15日开始停止了对黄百韬兵团的猛攻，而改为使用坑道作业一口一口地吃掉敌人。11月17日，粟裕为了更多地消灭敌人的有生力量，命令我军阻援兵团有意略向后撤退。这种战术的改变使徐州的刘峙和杜聿明产生了一种错觉。11月17日，在杜聿明的指挥下向东攻击、援救黄百韬的邱清泉、李弥两兵团发现解放军在向后退却，有的部队还在经张集、房村向东南方向撤退，空军在空中所见到的情况与地面的报告也是一致的。杜聿明又听说解放军的粮弹缺乏，遂做出了错误判断，认为解放军“已被击溃”，“有全面崩溃之可能”，“决以彻底扑灭匪军于运河西岸”，命令邱清泉和李弥全线攻击前进，“迅速击破各该当面之匪”；又命令黄百韬“即以有力部队向外出击，搜索匪情，抑留匪以待攻击兵团到达，夹击匪军，以竟全功”。昏庸的刘峙得到报告后，也以为解放军已经守不住了，败退了，他欣喜若狂地大叫“这回可对得起国人了”！一方面向蒋介石报捷（前面已经提到过的七十四军在潘塘未被消灭，潘塘未曾失守也是上报的“大捷”的重要内容），向各省主席报捷，一方面下令徐州城中大贴标语，大放鞭炮，庆祝“徐东大捷”。
蒋介石在万分苦恼之中（这时的蒋介石不仅为战场上的败局苦恼，还要为金融危机和国统区内风起云涌的反抗浪潮苦恼。远的不说，就在这一个月中就有东北全境尽失、国统区的“币制改革”失败、财政部长王云五辞职、行政院长翁文灏辞职、有“文胆”之称的蒋家王朝最重要的谋士与代笔人陈布雷服毒自杀等，令蒋介石万分头痛），得到如此难得的好消息，真是喜出望外，宣布无论官兵一律犒赏金圆券3元。同时宣布，奖赏第七兵团司令黄百韬一等云麾勋章一枚，第七兵团参谋长魏翱和第二十五军军长陈士章等云麾勋章各一枚，第四十四军军长王泽浚和第六十四军军长刘镇汀四等宝鼎勋章各一枚。在国民党的各种报纸上，“徐州大捷”、“碾庄圩固若金汤”、解放军在碾庄“伏尸遍野”
之类文字一夜之间纷纷出笼。
不过，刘峙这一次还真是说话算了话，他亲自乘飞机飞到碾庄上空，把给黄百韬兵团的10万元金圆券扔了下去，把给黄百韬等人的云麾勋章、宝鼎勋章扔了下去。纵然这时的碾庄有再多的钞票也无法买到什么东西，已经在大量宰杀战马充饥了。