我东线大军将黄百韬兵团逃路切断后，敌徐州“剿总”司令刘峙又令已到蒙城地区的孙元良兵团中途折转徐州。11月11日，中野主力解放夏邑、永城后，向津浦路急进。与此同时，中野首长令3纵、广纵即速南下配合。部队昼夜兼程，于12日晚抵达瓦子口周围地区，占领萧县。这时，得知敌16兵团已退至徐州以南，于是又在中野4纵统一指挥下直出津浦路，向徐州南郊挺进，以求拉住邱、孙2个兵团。
13日晚，我3纵进抵徐州南光山，截歼孙兵团后尾一部，随即在这里同孙元良兵团展开一场激烈的山地争夺战。
14日，我3纵查明敌第125师在看将山（徐州西南10公里）地区集结，即令8师攻歼看将山之敌，令9师27团由前后官桥向北切断三堡敌人退路，尔后攻歼。当晚，8师11团攻下看将山，9师20团攻下焦山，三堡敌人撤逃。
15日晚，中野4纵南下，3纵、广纵重归华野指挥，奉命向徐州飞机场方向攻击。为此，当夜调整部署，以9师接替中野4纵徐村、杨山头阵地，8师东移二十五里桥、焦山一线，2个师并肩向二堡、郭庄方向攻击。广纵接替看将山阵地，继续向西南进迫徐州。
由于徐村、杨山头、滕寨、焦山等距敌机场只有8公里，又恰在其航线上，敌人为了保护机场安全，力图夺回这些阵地。16日，敌41军乘我军交接阵地之际，以1个团的兵力强攻夺占我徐村、杨山头阵地。当日下午，我军组织反击夺回。17日，敌使用1个师的兵力再次进攻，我9师各团同敌人反复争夺，战斗异常激烈。敌人白天占我一村，我晚上即组织反击夺回。
与此同时，我8师积极配合9师作战，23团于17日晚攻占东樵村，继攻徐州南7公里的龟山，迫使敌人于18日停止反扑，原地固守。
此时，敌东援黄百韬之邱、李兵团已由徐州进至潘塘、宛山一线。为粉碎敌人东援企图，并歼其一部，18日野司命令广纵在三堡以南监视敌人，3纵全部东移至宝光寺、宝兰一带集结，配合兄弟部队突击敌邱兵团之侧背。
奋起堵逃敌
8日中午，正在苏北宿迁地区待命，准备与11纵配合作战的我江淮部队接华野命令，火速经土山北进，于当日包围攻击赵墩之敌。
任务紧急，我江淮部队34旅、独立旅在江淮部队副司令员饶子健率领下，两腿生风，10多个小时急行军，走了60多公里，当夜12时许，到达离赵墩一二公里的南端。前指催促各旅迅速准备，然后命独立旅从西面，34旅从东及东南，向赵墩之敌发起攻击，守敌第100军所部以密集火力拚命反抗，激战至天明，34旅首先突入庄内，歼敌1个排，余敌向西逃走。赵墩为我军攻占后，黄百韬兵团仍蜂拥西窜，从赵墩北面撤往碾庄圩地区。
在攻击赵墩的同时，独立旅1团侦察连抢在敌人前头，在碾庄车站西面3公里的地方，破坏了一段铁路，并与敌先头部队交火，迟滞敌西撤行动。不久，我2个旅放弃赵墩，快速向西追击，不怕敌机轰炸，不顾饥饿疲劳，于9日下午在碾庄车站西及西南咬上了敌人。在我军主力尚未到达的情况下，为了壮大声势，有效地拖住敌人，前指决定向当面之敌发起攻击。晚9时，2个旅按照统一部署同时出击。
34旅利用夜暗，以神速的动作攻占了五里庄等几个据点，俘获十几人。独立旅攻击衡家集顺利得手，但该旅1团攻击西张庄守敌的战斗却打得十分艰苦。西张庄位于碾庄车站西南二三公里处，一干枯小河床贯穿庄中，将庄子分成南北两半，庄南为大片开阔地。庄内守敌第100军所部，据有敌李弥部撤退时留下的工事和自己抢修的工事，地堡密布，堑壕纵横交错，互相连接，前沿设有铁丝网、鹿砦和木栅，阵地坚固。在庄子西侧不远，还有一敌据点，同西张庄成犄角之势，可互相火力支援。攻击发起后，2营顺利得手后转入原地防御。2营由突击排率先冲入庄内，紧接着4、6连跟进，同敌人在庄内展开激战。经反复拚杀，天明时分，才占领了西张庄。
10日，我山东兵团在大许家、曹八集一线切断了敌人西窜退路，黄百韬不得不在碾庄圩地区固守待援。华野追击大军从北、东、南三面逼近该敌。这时，碾庄车站之敌第100军，深感西张庄为我军占领之不利，便于10日上午开始反扑，2营在打退敌人3次连、营规模的反扑后，主动撤至小河南岸，依据有利地形扼守。接着，敌人便用重炮猛轰西张庄我军阵地，顷刻间，西张庄落弹三四百发，2营阵地一片火海，房屋被炸塌，工事被炸毁，不少干部战士在炮火中倒下。10时许，敌人又以成团兵力向2营阵地扑来。
为保证2营守住西张庄阵地，前指令1团3营与团迫击炮连支援2营，同时要求其他部队牵制当面之敌，减轻2营压力。3营像离弦之箭冲向反扑之敌，吸引了敌火力。敌人先用炮火猛烈轰击，继之，主力转向3营攻击。3营伤亡越来越大，营长陈继忠和教导员董超先后负伤。尽管如此，3营仍未停止冲击。同时，2营和1营从东西两侧攻击反扑之敌，炮连的炮弹准确地在敌群中开花，全团密切配合，激战至下午4时，将敌打退，牢牢地控制着西张庄。
11日，8纵赶来接替江淮部队防务。此时，华野主力已达成对黄兵团的包围。
我江淮部队先于主力到达碾庄圩作战地区，并在碾庄车站西及西南同敌激战两天两晚，俘敌300余人，缴获炮9门，机枪19挺、火车1列。这对于阻敌西逃，为兄弟部队争取时间夺占较为有利的进攻出发阵地，起了积极作用。
12日，华野命江淮部队开至徐州东南，包围敌飞机场。
我江淮部队走了一天，于13日下午到达高集，正巧碰上正在向徐州逃跑的敌107军261师，敌人同我交火后，无心恋战，夺路逃跑。饶子健副司令员即令部队全力追击，终于在孙集地区堵住了逃敌。不久，2纵赶到，敌261师被我全歼。
江淮部队继续向徐州东南进发，于14日晚进逼敌机场。
这一行动，配合苏北兵团、中野部队发起的战斗，构成了对徐州的威胁，使杜聿明集团不敢大胆东援，为全歼黄兵团创造了有利条件。
急袭窑湾
我主要突击兵团围歼黄百韬兵团，战斗激烈，解放军战士浴血奋战，惊天地、泣鬼神。
按照作战计划，我华野1纵于10月26日从兖州地区出发，和兄弟部队一起，分数路挥师南下，迅速逼近位于徐州以东新安镇、阿湖地区的敌黄百韬兵团。
我军挥师南下，敌人惊魂失魄。处在敌人所谓“一点（徐州）两线（津浦、陇海）”防御部署右翼的第7兵团司令官黄伯韬慑于被我军就地歼灭，接到向徐州撤退的命令后，仓皇率领所部第25、44、63、64、100等5个军，向徐州方向退却。
11月9日，华野参谋长陈士榘面示我1纵副司令员兼参谋长张翼翔：敌63军已于昨日下午2时撤离新安镇，企图经窑湾渡运河西逃，在其逃经堰头时，已被9纵歼灭了1个团。
要1纵立即向窑湾方向开进，首先追歼该敌，尔后协同友邻，直捣黄百韬司令部。
这个任务传达到部队后，干部、战士斗志昂扬，决心将敌63军干净、彻底地歼灭在窑湾镇。广大指战员不顾半个月来急行军的疲劳，紧紧咬住逃敌，穷追不舍。经过近50公里的追击，终于在当日晚将敌63军紧紧地包围于窑湾地区。
窑湾镇，西临运河，北靠沂河，位于两河会合之处，南、西、北三面被运河环抱，东面看一条三四米高的围墙，墙外有断断续续的外壕和水塘相连。镇四周地形开阔，多小村落。
镇内居民3000余户，素有苏北“小上海”之称。早在抗日战争时期，日、伪军先后在这里筑有防御工事。
敌第63军逃至窑湾后，眼见无法渡河西逃，遂决定固守待援，不分昼夜地加修工事，并控制了周围3公里的大小村庄，仓促布防：以第152师2个团防守大东门和南门，并以南门为重点，以第186师2个团防守小东门和北门，以第186师另1个团位于天主教堂军指挥所，作为预备队。
该敌原系广东余汉谋的部队，战前从南京、芜湖一带调到淮海战场。军长陈章是10月初由第62军副军长调升的。
对此，黄百韬曾忧心仲仲地说：“战前换将，兵家所忌。”63军大多数官兵是广东人，初到苏北、鲁南，水土不服、士气低落。仓促逃到窑湾后，绝粮断炊，饥寒交迫，军心更加动摇。
我1纵根据窑湾的地形特点和敌人仓促布防、立足未稳、工事不坚、士气低落、军心动摇的情况，决心不予敌以喘息机会，采取急促勇猛的战斗行动发起攻击，打敌措手不及。
为此，纵队在行进间即令第1、2、3师，分别由东、北、东南三面包围压缩敌人，首先肃清外围。同时做好不经调整部署，即可转入总攻的一切准备，务于12日前全歼窑湾之敌。
华野粟裕代司令员听了张翼翔对上述决心和部署的报告之后，当即在电话中询问：“你们1纵队消灭敌人1个军，有把握吗？”
“有！”张翼翔坚定地作了回答。
粟裕代司令员还兴奋地告诉他们，东北野战军已将卫立煌集团47万余人，就地全歼，华北傅作义集团60万人，面临东北、华北我军夹击之势，成为‘惊弓之鸟’，徐州刘峙集团这个庞然大物，也是一夕数惊，惶惶不可终日。最后，粟裕预祝1纵胜利完成任务。
全国军事形势的根本变化和野战军首长的指示，给1纵领导以很大的鼓舞。10日拂晓，各师按纵队的部署，采取击破一点，大胆猛插，直捣纵深的战术手段，同时向窑湾外围发起攻击。
第1师师长廖政国、政委曾如清率领全师在战斗中边打边侦察，迅速夺占上、下刘宅，并查明大扬场、小上窑敌之部署，旋即出敌不意地攻克上述两地，歼敌一部。随后，该师直插渡口、圩场。敌惧怕被歼，龟缩镇内。当夜，第1师肃清了镇东外围之敌。
与此同时，我第3师师长陈挺、政委邱相田率领该师主力，猛冲猛打，相继攻克陆营、阎场、三湾、二湾、头湾等地，战至翌日下午3时，全部扫清了镇东南外围之敌。第2师师长程业棠、政委张立碧指挥所部奋战至10日晚，先后抢占了藏口、上窑湾、洪兴场、钱口、谢场、西口、白公社等地，俘敌一部，控制了镇东北外围。
是日夜，纵队侦察营也渡过运河，占领了韩湾、小集一线阵地，切断了敌人的西逃退路。至此，窑湾外围大部为我军控制。
10日上午，第1纵队在腰庄召开作战会议，经过深入研究，并报请野战军首长批准，决定：以第1师担任主攻，配属105榴弹炮6门和山炮5门，首先由东门或大东门突破，歼灭该镇中部之敌，继而向两侧和纵深发展，与第2、第3师打通联系；以第2师配属75炮和山炮各3门，由北门突破，歼灭该镇北部及西部之敌，打通与第1师的联系；以第3师配属山炮6门，由南门及北门、大东门之间突破，歼灭该镇南部之敌。
11日下午4时30分，按预定计划，我军集中炮火向敌人主阵地和军指挥所猛烈轰击。顿时，镇内硝烟弥漫，到处起火，担任主攻的第1师先头部队第2团第2连，乘敌火力点被我军压制之机，迅速勇猛地连续炸开2道鹿砦和围墙，一举突入小东门，半小时内打退了敌人3次反冲击，巩固和扩大了突破口，为全师打开了进攻通路，荣获“窑湾战斗第一大功连”的光荣称号。
第2团乘胜在1小时内全部进入突破口，并分路向纵深和两侧发展。随后，第1、第3团也相继投入战斗，向敌发起攻击。
与此同时，从南门和北门发起进攻的我第2、第3师，也与敌人展开了激烈的争夺，但因地形不利，敌人顽抗，几次突击均未奏效。纵队鉴于第1师进攻发展顺利，即令第2师6团改由小东门突入镇内，直插北门，策应第4团。21时，在第6团配合下，第4团突破北门，并倾全力向南进攻。这时，第3师主力在第1师的策应下，也突破了大东门，并乘胜向西发展。
但是，敌63军老兵多，加上不了解我军的俘虏政策，仍负隅顽抗，妄图固守待援。我1纵指战员以秋风扫落叶之势，从东、南、北3个方向席卷窑湾镇，逼使残敌纷纷投降。
敌军长陈章见大势已去，待援无望，慌忙带领卫兵向运河方向逃窜，企图泅水潜逃。可是，刚逃到河边，就被我截击部队击毙。
12日拂晓，在灿烂的霞光沐浴下，窑湾战斗胜利结束。
此战，我1纵共歼敌第63军2个师5个团1.3万余人，给敌黄百韬兵团以沉重打击，受到野战军首长的通令嘉奖。这次作战，在兄弟部队配合下，创造了用急袭战法，以1个纵队的兵力歼敌1个军的战例。
勇战尤家湖
在战役发起前两三天，我华野4纵隐蔽前移到距进攻目标一二日行程的地域。
6日晚，第4纵队按作战计划向邳县、官湖一线攻击前进。先头一部于7日攻占邳县，歼灭了担任掩护黄兵团撤退任务之敌第9军后卫部队小部。从俘虏口中得悉，敌主力一早便仓促集合，匆匆西撤。4纵队领导立即电令各部，必须不顾疲劳，不怕伤亡，不顾敌机空袭，不怕河深水冷，不顾翼侧威胁，坚决突破敌掩护部队的阻拦，勇猛前进。华野前委也来电，令急速迫歼黄兵团。
在“全歼7兵团，活捉黄百韬”的口号鼓舞下，4纵全体指战员冒着敌机的轰炸与扫射，涉过水深齐胸的河流，兼程疾进。8日晚，先头部队1个排抵近运河车站以北5公里的村子，发觉敌100军部队正赶筑工事，该排决心迅速攻歼这股敌人。虽然是打敌军的掩护部队，战斗却颇为激烈。他们坚持战斗了11个小时，毙俘敌近百名，直至主力赶到。与此同时，纵队主力一部在五杨、杜家场地区重创敌第25军108师后，进占运河车站。纵队主力大部则歼灭了官湖突围之敌第9军3师一部。
这时，黄百韬兵团主力已渡过运河，继续西撤。4纵队奉命经滩上镇、徐塘集西渡运河。“时间就是胜利！”为迅速赶到敌人前面，纵队派先遣分队于9日晚过河占领渡口，主力于10日白天强渡运河。敌机不时分批来扰，我军仍然秩序井然地涉水过河。
全纵队渡过运河，分两路继续向西疾进，至11日拂晓，我4纵终于与兄弟纵队一起，将黄百韬兵团合围于以碾庄圩为中心的狭窄地区内。
碾庄圩原来是国民党李弥兵团第9军的驻地，位于陇海路北、运河以西，周围有一群大小不等的村落。为防洪水泛滥，每个村庄都筑成高出地面二三米的台子，台子之间多洼地、水塘，行动不便。四周地形开阔，有利于守，不利于攻。
黄百韬找到了这个临危落脚之地，整理督促部队，加强已有工事，每村都修了可以独立防守的支撑点。村与村之间有火力联系，兵力亦可相互运动策应，构成环形防御阵地。
4纵在经过紧张而周密的准备后，右翼部队以1昼夜时间，连克秦家楼等3个据点，歼守敌第25军1个团的大部。
右翼部队准备较快，在进攻大兴庄的战斗中，经8小时逐堡逐屋的激烈争夺战斗，攻占全村，消灭守敌第64军1个团的大部。这是战役开始以来4纵第一次村落攻坚战。