国防部和徐州“剿总”，虽曾觉察到我第3纵和第8纵队有围攻开封的征候，但见我军两大集团南北对机，乘敌把注意力集中在鲁西南时，突然对开封守敌发起了攻击。进，即认定我军企图夹击邱兵团，因而十万火急地向鲁西南调集兵力，要与我军进行决战，尤其可笑的是敌华中“剿总”，还坚持说我第3纵和第8纵队尚在方城以东地区。然而，我军却在敌重兵紧紧跟踪和严密监视的情况下，创造了歼敌的条件，捕捉到有利的战6月17日晚，我3纵、8纵在陈士榘和唐亮的指挥下，向开封守敌发起攻击。2纵一部配合8纵，首先肃清了南关车站的农林试验场、东闸口、16营房范围以东及曹门关的敌人，准备由东面、北面实施攻城；8纵另一部首先肃清了南关车站之飞机场、17营房、7营房以西区域及西门外之敌，准备由南面、西面实施攻城。总攻前，大部守敌被肃清。
18日夜晚11时，总攻开始。
夜幕笼罩下的古老的开封城，突然弹雨横飞，炮火轰鸣。我军用强大的炮火，支援突袭的攻城部队，仅用五六分钟的时间，我攻城部队就抢占了小南门城楼。
小南门丢失以后，敌人疯狂进行反扑，用密集的炮火封锁了小南门我后续部队的前进道路，使我入城的5个排和后续大部队分割开来，情况十分危急。
陈士榘、唐亮命令部队，要不惜一切代价打退敌人的反扑，让后续部队跟上去，以解救城中腹背受敌的部队。
同时，陈、唐又命令部队加紧对宋门的攻击。宋门工事坚固，易守难攻，我攻城部队久攻不下。
宋门距宋门关有七八十米的开阔地，再向外是一条壕沟（无水），深5米，宽约20米，宋门的右侧约20米外，有一个三角地堡，低矮坚固，可容纳一个排的兵力，堡外挖有壕沟（无水）和铁丝网等城防设备；城门是用麻袋装土堵塞的；城门楼顶部筑有一个较大的碉堡，周围有四五个小堡，与大堡互相沟通，是坚守城门的制高点，宋门两侧100米至200米的城墙上皆筑有明、暗堡，组成交叉火力网，严密控制着宋门。
根据上级统一战斗部署，6月19日晨1时左右，我各种炮火向宋门猛烈轰击，顿时宋门前沿烟雾弥漫，成了一片火海。在烟雾的掩护下，我部队的爆破突击队对宋门实施爆破。经过我爆破突击队的反复冲锋爆破，终于炸开了宋门，攻城部队开始向城内突击。
当宋门被我突破后，城内守敌在装甲车和炮火的掩护下，对我进行反击。
陈、唐命令部队要不惜一切代价坚守住城门突破口，以保证后续攻城部队进城。
我8纵乘3纵突破宋门敌火力转向宋门之际，组织力量迅速扫清小南门外侧敌地堡群，再度控制突破口，主力部队随即打入城内与城楼坚守部队会合，随后又相继突破大南门和西门。这样，3纵、8纵主力部队全部突进城内。纵队指挥部也进城亲临指挥，各部队多路向敌人纵深穿插进行激烈巷战。到6月21日，开封守敌被全歼。
此役，共消灭敌人3万余人，开封守备司令、整编第66师师长李仲辛被击毙，参谋长游凌云被活捉，缴获了大量粮秣弹药。美联社6月26日上海电称：“共军在开封所获物资、武器与军火，使其能把华中作战支持到夏季结束。”尽管这有些夸大，但华野确实缴获了6000多支库存步枪，3000多桶汽油，32门大炮，以及其他大批军用物资。为了能将这些战利品运走，陈士榘、唐亮请示华野首长专门向军委、中原局、华东局报告，命令4纵、特纵在兰封以西构筑阻击阵地，以求多控制一天，组织大批民工抢运战利品。
6、 歼灭区寿年兵团
开封失守，国民党统治集团大为震惊，南京、上海等地舆论大哗。
在南京的河南省籍“监察委员”、“立法委员”们，哭哭啼啼，先是到蒋介石官邸请愿，而后又在参谋总长顾祝同住处跪地大闹，还拦着徐州“剿匪”总司令刘峙“跪地痛哭”（刘峙：《我的回忆》，台湾文海出版社1982年版）。强烈要求蒋介石收复开封并追究开封失守者的责任。
6月24日，国防部长何应钦在立法院临时会议报告开封失守问题。谈及开封迅速丢失原因时，何应钦说：“参谋部配备开封之兵力，原有国军3个团、保安队6个团、临时又加入国军1个团，共10个团。原期至少能守10天以上，预计我援军击破沿途匪军，到达开封城外，则不需十天。在开封地区之内外夹击，定可形成。不料匪于17日开始攻城，18日即突破城垣，发生巷战，此事实属意外。参谋部得此消息后，顾总长即飞往郑州，最高统帅亦飞往巡视，期能使援军早日到达，终以开封城被匪突破太快，援军赶救不及，至22日城内电讯中断，情况不明。”（中央社南6月25日电）
为挽回颓势，稳定军心民心，国民党军统帅部严令邱清泉兵团及第4绥靖区刘汝明部加速向开封前进；另以整编第75师（附新编第21旅）及刚由新安镇增援到柳河的整编第72师组成一个兵团，由第6绥靖区副司令官区寿年指挥，由民权地区经睢县、杞县迂回开封，重占开封，并企图迫使华东野战军与之决战。
粟裕、陈士榘、唐亮、张震分析了当前情况后，于24日19时致电刘伯承、陈毅、邓小平并中央军委，提出主动放弃开封，求歼邱、区兵团的方案。认为：“邱、区兵团重占开封后其补给线延长，兵力将被分散，如邱匪再犯尉（氏）、洧（川）、鄢（陵）地区时，我们则以伺机歼其左路或后卫，内定26日自动放弃开封。”
25日，他们又提出拟待邱兵团进入开封后，以第3、第8纵队分割邱、区之联系，以第1、第4、第6、第10、第11纵队及特纵、两广纵队，歼灭区兵团于杞县以南。如邱兵团入开封后，区兵团又迟迟不进，则我向北跃进，求得歼灭区兵团一部或大部于民（权）、兰（封）、杞（县）、睢（县）地区。
中央军委于26日3时致电刘伯承、邓小平、陈毅、邓子恢、粟裕、陈士榘、张震，指出，蒋介石、白崇禧均判断华东野战军南进与中原野战军会合打整编第18军等部，故令邱清泉、区寿年两兵团“从民权、兰封、开封之线向西南急进，以期合击我军，邱军又以一部守开封。在此情形下粟陈张部署在睢杞通许之线（或此线以南）歼敌一路是很适当的。如能歼灭75师、72师两个师当然更好，否则能歼灭75师也是很好的。敌指挥官中区寿年和我军作战经验较少。”
27日9时，中央军委致电刘、邓、陈、邓说，粟裕军在现地区有随时歼敌机会，故以在现地区寻歼整编第75、第72师或其中之任何一个师为有利。而后或转至商丘、砀山打第74、第51师，或打涡阳、蒙城、蚌埠、宿县，均可机动。只要整编第18军不过黄泛区向东，粟裕军机动地区是宽大的（《粟裕战争回忆录》第558页）。要求中原野战军牢牢钳制胡琏兵团。
27日17时，刘伯承、陈毅、邓小平致电粟裕、陈士榘、张震并报中央军委，同意上述作战方案，为保障华东野战军歼灭区寿年兵团，“我们决以一部监视整编第18军，主力主动攻击北进之吴绍周兵团，吸引18军回援”。
粟裕等人为实现分割邱、区兵团和求歼区寿年兵团的方案，以第1、第4、第6纵队和中原野战军第11纵队，组成突击集团，隐蔽集结于睢县、杞县、太康之间和民权地区，准备实施南北夹击，围歼区兵团。以第3、第8纵队先由开封向通许方向行动，引诱邱丘团南下，然后迅速东移，会同由上蔡地区北上归建的第10纵队和位于杞县的两广纵队，组成阻援集团，在杞县以西构成阻援阵地，隔离邱、区两兵团之联系，阻击邱兵团之东援；以中原野战军第9纵队进至郑州东南地区，阻击可能由郑州东援的孙元良兵团，并从侧后牵制邱兵团。另以华北军区冀鲁豫军区和中原军区豫皖苏军区武装，破击陇海路徐州至民权段，并直接配合野战军作战。
7、 攻打区寿年，围歼黄伯韬
6月26日晨，第3、第8纵队按预定计划，放弃开封向通许方向转移，第1、第4、第6纵队向杞县以南、傅集东西地区转移。当日午后，整编第5师第45旅及整编第68师重占开封。
国民党军统帅部判断华东野战军“主力南窜，似无积极企图”，于是以整编第25师及第3快速纵队车运滕县，解兖州之围，并将已到达砀山的整编第74师车运新安镇增防，以区兵团、邱兵团，分向太康、扶沟及陈留、通许、尉氏方面“索匪追剿”。这样，就“使豫东主力战场，兵力形成薄弱”（南国防部第三厅：《中原会战战斗经过及检讨》），为解放军各个歼灭提供了条件。
骄狂的邱清泉以主力向通许方向前进，尾击第3、第8纵队；区寿年兵团进达睢县西北的铁佛寺、龙王店、榆厢铺地区后徘徊不前。邱、区两兵团形成了40公里间隙。粟裕等人抓住战机，不待查明区兵团的具体部署情况，即于27日下达了围歼该兵团的命令。当晚，突击集团各部以尹店集、龙塘岗、榆厢铺地区为目标，进行合围，同时以一部入纵深，割裂区兵团部署。
至6月29日晨，华野部队已将区兵团部和整编第75师、新21旅包围于龙王店及附近地区，并完成了对敌75师各旅团的分割。同时，将敌整编72师包围于铁佛寺周围地区。我阻援兵团控制了被包围之敌以西20公里之杞县至王店集一线，隔绝了邱、区两兵团。29日晚，华野突击集团以一部兵力继续包围敌整编72师，以主力对区兵团指挥部和整编第75师、第21旅发起攻击，经两昼夜的激战，至7月1日中午，将敌整编75师的第6旅及新21旅全部歼灭。
7月1日下午，西边的邱兵团在我节节阻击下，进至距区兵团约10公里的官庄、张阁一线。东线黄佰韬兵团，由东向西增援区兵团，已抵达被包围的敌整编72师以东约10公里的帝丘店地区。
东、西敌两个兵团一齐压来，形势异常紧张，是坚持还是改变原定战役的计划，必须当机立断，刻不容缓。粟裕表现出巨大的决心和气魄，他一边加速攻歼区寿年兵团，一边又以4个纵队东移，准备围歼黄伯韬兵团。
区寿年兵团被围，蒋介石极为惊慌。6月30日，蒋介石偕空军总司令周至柔乘飞机到杞县上空督战，以杀头相威胁逼迫邱清泉迅速攻击前进，与区兵团会合。邱清泉即倾其全力，在飞机、坦克和大炮的支援下，对我阻击部队疯狂进攻。但我东西两线的阻援部队顶住了敌人的进攻，始终未使敌人的阴谋得逞。
7月1日下午4时，粟裕下达了总攻区寿年兵团部的命令。当日黄昏，残敌肃清，区寿年被俘，其参谋长林曦祥及75师师长沈澄年也被活捉。
区寿年兵团被歼，已经达到预期的作战目的，按理说应该及时撤出战斗。并且因为我军经连续作战，伤亡较大。加之战区久旱无雨，井河干涸，炎热夏季里，烈日暴晒，部队饮水奇缺，吃不下饭，体力渐弱。但是，当华野刚解决区寿年兵团之时，东面的黄伯韬兵团进展很快，已抵达帝丘店附近，对我军从东部撤出战场威胁很大。粟裕认为，若不对该敌以有力的打击，我军携带大批伤员，将难以顺利撤出战斗；即便撤出，各路敌人也会很快对我实行尾追，使我陷入被动。粟裕决心给黄伯韬一点颜色看看，打瘫他，打怕他，然后迅速撤离。
7月2日晚，粟裕下达围攻黄伯韬的命令。到4日拂晓，歼敌两个团。5日，黄伯韬坦克反扑，被我军击退；黄昏后，我再度攻击，至6日晨，又歼敌1个多团。黄伯韬兵团一共有两个旅，1个快速纵队，1个高警总队，忽然被歼灭1个多旅，十分恐慌，害怕像区寿年的下场，于是急令部队收缩于以帝丘为中心的狭小地带，连夜清理焚烧文件、地图，以备不测。但7日一早醒来，发现我军全部参战部队早已撤得无影无踪。气得敌众将官瞠目结舌，半天说不出一句话来。豫东战役胜利结束。
8、 盘点
此次战役，双方经过从1948年6月17日至7月6日激烈战斗，华东野战军歼灭国民党军1个兵团部、2个整编师师部、4个正规旅、18个正规团及2个保安旅、3个保安团，共计8.5749万人，其中毙伤2.8870万人，俘虏5.6879万人。缴获山野榴炮77门、高射炮20门、步兵炮战防炮10门、轻重迫击炮426门、轻重机枪2363挺、长短枪2.7781万支、火箭筒36具、汽车262辆、马匹1304匹、电台148部，以及大批弹药；击毁击伤飞机2架、坦克装甲车14辆。华东野战军伤亡3.3272万人，其中阵亡5026人，负伤2.4649万人，其他减员3598人。损耗轻重迫击炮31门、轻重机枪380挺、长短枪3393支、各种炮弹12万余发，各种子弹522.8万余发、手榴弹9.1364万枚。
担任阻援任务的中原野战军主力，共计歼灭胡琏兵团和吴绍周两兵团7800余人。
豫东之战，是我军在外线战场上进行的一次大规模的攻城打援之战。在这次战役中，我军大大发展了攻防作战能力，歼敌数量由过去一次战役歼灭一个整编师增加到两个整编师以上的集团，对被围的敌集团已可形成火力攻势，协同作战的范围和规模，持续作战的时间和能力，战斗剧烈的程度，都超过华野以往进行的各次战役，充分体现出野战兵团的强大威力。豫东战役又是一场硬仗、恶仗，这次战役的胜利来之不易。
豫东战役的胜利，从根本上改变了中原和华东战场的战略态势。正如中共中央在7月11日的贺电里指出的，“庆祝你们继开封胜利之后，在豫东歼灭蒋军区寿年、黄伯韬等部队5万人的伟大胜利。”“这一辉煌胜利，正给蒋介石‘肃清中原’的呓语以迎头痛击；同时，也便于我军更有利进入了中国人民解放战争的第三年度。当此盛暑，特向同志们致慰问之意。”从此，在中原战场上的国民党军完全丧失了战役性进攻的能力。
1994年12月25日，刘华清、张震在《追忆粟裕同志》一文里说：“豫东战役的胜利，使中原、华东战场的形势出现了新的转折，大大加快了我军战略进攻的胜利进程，为顺利转入战略决战创造了良好条件。”（《人民日报》，1994年12月25日）
国民党军在战役结束后的《中原会战战斗经过及检讨》中说：“此次豫东会战，共军所表现特异三点：第一、敢集中主力作大规模之会战、决战。第二、敢攻袭大据点，如开封、兖州、襄樊等。第三、对战场要点敢作顽强固守，反复争夺，如桃林岗、许岗、董店等。”（南国防部第三厅：《中原会战战斗经过及检讨》）
黄伯韬则在《豫东战役战斗要报》中称，共军“气焰高涨，实力雄厚，中原战局遂进入最严重阶段”。（国民党军第7兵团：《豫东战役战斗要报》）