中国人民解放军华东、中原两大野战军和华东、中原、华北三大军区的地方武装，遵照中共中央军委和毛泽东同志的英明决策，在以徐州为中心，东起海州、西迄商丘、北自临城、南达淮河的广大地区，在邓小平、刘伯承、陈毅、粟裕、谭震林五同志组成的总前委的正确领导与指挥下，于1948年11月6日至翌年1月10日，进行了震撼中外的伟大的淮海战役。双堆集地区歼灭战是这个战役的第二阶段。
淮海战役发起后，我军迅速将敌军黄百韬兵团包围歼灭于碾庄地区。聚集徐州之敌军主力陷于孤立，敌军黄维兵团由豫南急速东援。我中原野战军先以一部兵力对敌黄维兵团节节抗击，阻其前进，掩护主力集中并布成袋形阵地，继而全线出击，突将敌军包围，压缩在双堆集一带狭小地区；又以排山倒海之势，连续作战，展开猛烈进攻。这次作战以运动战开始，以阵地战终结。从11月23日至12月15日，我中原野战军在华东野战军密切协同下，鏖战23昼夜，除一一○师起义外，全歼国民党精锐部队十二兵团4个军、11个师及1个快速纵队，计十一万四千余人。生俘该兵团司令黄维、副司令吴绍周，为淮海战役的全胜奠定了基础。
双堆集歼灭战的胜利是毛泽东同志伟大思想的光辉体现。我参战部队全体指战员不怕苦、不怕死；冒严寒、闯火海；连续作战奋不顾身，表现出一往无前、压倒一切敌人的英雄气概。中原、华东、华北各军区的地方武装和百万民兵、民工艰苦奋斗，全力支援，对战斗的胜利做出了巨大的贡献。
双堆集地区歼灭战是淮海战役继歼灭黄百韬兵团之后，中原野战军在华东野战军的密切配合下，在双堆集地区进行的又一次大规模歼灭战。双堆集地区歼灭战是中国人民解放战争史上光辉的一页。老一辈革命家、军事家的丰功伟绩，广大指战员前赴后继、英勇作战、不怕牺牲的精神，千百万人民群众全力支援前线的巨大贡献，彪炳千秋。
淮海战役双堆集烈士陵园位于淮北市濉溪县双堆集南面，东西长368米，南北宽292米，面积106公顷。烈士陵园于1976年筹建，1981年10月淮海战役烈士纪念碑落成，双堆集歼灭战纪念馆于1988年10月竣工。
陵园大门朝东，门内两侧各有一个面积为1250平方米的池塘。宽阔笔直的主干道通往纪念碑，南部的尖谷堆为新石器时期的文化遗址，也是淮海战役双堆集地区歼灭战期间敌我双方激烈争夺的制高点。国内遍植雪松、龙柏、黄杨等风景树木，并有花圃和果园。
淮海战役双堆集烈士纪念碑位于陵园中部，1980年5月动工兴建，翌年10月1日落成。碑高225米，白色花岗岩砌成。碑基分为两层，第一层南北长31米，东西宽31米；第二层长宽各为25米；四面各有18级台级，并有青松环绕，纪念碑座正面镌刻纪念碑文，碑身正面刻有邓小平同志的亲笔题词：“淮海战役烈士永垂不朽！”上下两端环万年青图案。碑冠镶嵌淮海战役胜利纪念章浮雕。纪念碑前铺设水泥结构的广场，面积约2100平方米。
淮海战役双堆集歼灭战纪念馆位于陵园东南部，正面朝北，1988年10月建成，长32米，宽28米，占地900多平方米。张爱萍同志为纪念馆题写了馆名。该馆造型美观，民族式屋檐覆盖着金黄色琉璃瓦，外墙扎黄色，44面圆顶高窗分布四周。敞开式正厅宽14米，高68米，进深10米。东、南、西三厅互相串通，连成一体。中央为一天井，面积98平方米。整个建筑色彩明快，形式大方，既有古典建筑艺术，又有现代建筑风格。展厅陈列珍贵历史照片300余张，文物200余件，作战地图、图表、美术作品 20余幅，并有电动沙盘模型1台。这些展品形象地反映了淮海战役全貌。展出内容共分8个部分，以双堆集地区歼灭战为重点。第一至第七部分为战役部分，共8个展室。第八部分为缅怀先烈厅，陈列着27位烈士的事迹、遗像和遗物。
1995年12月，陵园被批准为安徽省首批爱国主义教育示范基地。2000年被批准为省级重点烈士纪念建筑物保护单位。2001年6月，被中共中央宣传部列为全国第二批百个爱国主义教育示范基地之一。