1948年12月7日，粟裕、张震等登上襄山之巅，瞰视整个战场，只见敌军全被笼罩在硝烟和雾霭之中，犹如困兽。粟裕听着那隐隐传来的枪炮声和爆炸声，即命令东、西、北三面加强攻击，重点放在邱、李两个兵团的接合部。部队连续发动猛烈进攻，占领了敌掩护阵地的大部分外围据点。
8、9两日，杜聿明又调整部署，变全面分散突围为重点突围，集中炮兵、坦克，掩护一路突围。蒋介石命令空军B-24、B-25式轰炸机及P-51型驱逐机每日两次给予地面支援。9日在陈官庄西北还投下了催泪性毒气弹，但也无济于事。10日，粟裕进一步调整了部署，当晚命令部队发动全线攻击。
杜聿明弹尽粮绝，眼看败局已无法挽回，再三向蒋介石求救。蒋介石复电说："现无兵增援，望弟不要再幻想增兵。应迅速督率各兵团攻击前进，以解黄兵团之围。"杜聿明这时已是泥菩萨过江，自身难保，哪里还谈得上去解黄维之围？他进退维谷，忧心忡忡，不知怎么办才好。
此后5天，粟裕继续指挥华野各纵队加紧进攻，消耗敌人，并缩小包围圈，准备抽干水捉大鱼。
与此同时，我中野和华野部队，于12月6日下午4时30分，同时向被围之黄维兵团发起总攻。
我军依靠周密的侦察，利用纵横交错的交通壕、散兵坑，充分发挥步炮协同的威力，对敌人展开进攻。虽然敌人依赖大量的地堡群、坚固工事和各种兵器组成的严密火网阻挡我军向前发展，并不断在坦克、火炮支援下反扑，仍挡不住我军猛烈的进攻。敌人的阵地一块接一块地被瓦解。敌人控制的地盘正在缩小。
一周以后，黄维兵团已被压缩在非常小的包围圈里。
12月12日，刘伯承、陈毅两司令员发出了《敦促黄维立刻投降书》。设在邯郸的人民广播电台，进行反复广播，极大地瓦解了敌人的军心。
黄维拒绝投降。
12月15日17时整，我各集团部队发起最后攻击。信号弹划破天空，炮声震撼大地。我南集团中野6纵队锐不可当，连克敌阵，迅速突破敌人双堆集核心工事。我东西集团穿过敌人的火网，越过敌人的堑壕、地堡群组成的阵地和用汽车筑成的防线，向南集团会合。3股铁流很快会合在一起。敌人的指挥中枢被摧毁。无数蓬头垢面、衣衫褴褛的敌人从冒浓烟的地堡中爬出来，向我军举手投降。有一股敌人企图自西面突围，被堵住全歼。
我军战至15日夜11时左右，围歼战基本结束。敌兵团司令黄维、副司令兼85军军长吴绍周被活捉。敌兵团副司令胡琏只身逃脱。至此，国民党军队主力兵团之一的黄维兵团12万人，除少数漏网外，全部被我军歼灭。
淮海战役第二阶段胜利结束。
黄维兵团被歼之后，蒋介石只好改变其军事部署。
12月16日，即黄维兵团被歼的第二天，蒋介石令李延年兵团后撤，不敢再逞强去救援被我军包围的杜聿明兵团。徐州，"剿总"司令刘峙则由蚌埠移至滁县。杜聿明兵团危在旦夕。
同日，粟裕接到双堆集方面的捷报：黄维兵团已被全歼。黄维本人及其副司令吴绍周已经被抓获！
当晚，杜聿明也收到了刘峙的电报："黄维兵团昨晚突围，李延年兵团撤回淮河以南。贵部今后行动听委员长指示。"杜聿明的心完全凉了。
12月20日，中央军委发来电报，当时平津战役已经开始，蒋介石对那里的部队是战是撤举棋不定，为了使蒋摸不清意图，从而不迅速作出海运平津各部南下的决策，中央"令刘伯承、邓小平、陈毅、粟裕于歼灭黄维兵团之后，留下杜聿明指挥之邱清泉、李弥、孙元良诸兵团之余部，两星期内不作最后歼灭之部署"。总前委遵照这一指示，向各纵队下达命令：只要杜部不大举突围，则采取围而不攻的办法，推迟攻击。部队原地进行战场休整。
同时，加紧对杜聿明部政治攻势。
淮海平原，风雪交加。杜聿明部饥寒交迫，抢劫当地群众的粮食、牛马、鸡犬以果腹，继而连野草、树皮、麦苗、骡马皮都吃光了。
1949年1月6日16时，刘、邓、陈、粟、谭命令各纵队对所包围之敌淮海战役总前委是淮海战役前线最高指挥机构发起总攻。炮火连天，杀声动地。各纵队从不同方向勇猛插向敌阵。
9日黄昏，我军楔入敌中心阵地，敌"五大主力"仅存的第5军被全歼，杜聿明集团土崩瓦解。
10日上午10时，战斗结束。邱清泉被击毙，李弥率少数残部逃遁。杜聿明下落尚未查明。原来，杜聿明假扮军需官高文明。陈、粟等以礼相待，他终于承认自己就是杜聿明。
淮海战役是解放战争的最高潮，此役歼敌1个"剿总"总部、22个军部、56个师共56万人，其中包括蒋介石五大主力中的第5军和第18军。从此，蒋介石的老巢南京就完全暴露在人民军的炮口之下，为百万雄师横渡长江天险，解放全中国开辟了胜利的道路。
淮海战役，无疑是粟裕军事生涯中十分辉煌的一页。毛主席说："淮海战役为南线空前之大战役。此战役胜利，长江以北局面即可大定，即全国局面亦可基本上解决！淮海战役，粟裕立下第一功！"
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