济南战役结束后的头一天，作为这场战役的最高指挥官也是最大的胜利者，他还没顾上品尝胜利的喜悦，军事家的大脑又马不停蹄地转动起来了，他又向中央提出了打淮海战役的建议和设想。
淮海战役最后阶段，1949年1月6日，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。
粟裕交代一定要找到杜的下落。是日夜，陶勇给粟裕打来电话说："陈茂辉报告，他们发现一个自称为兵团军需官高文明的战俘，可能是杜聿明。"
粟裕说："你叫陈茂辉派人严加监视，明天上午送到你指挥部，千万不能给跑了！"
次日晨，粟裕兴致勃勃地赶到陈官庄东北地区陶勇的指挥所，不久，陈茂辉将那位姓"高"的"军需处长"送到。陈、粟、陶等以礼相待，他终于承认自己就是杜聿明。
淮海大战最后阶段，粟裕于指挥所运筹谋划，调兵遣将。其时，指挥所墙壁上挂淮海之战形势图，图上插满了红蓝旗子，红旗代表我军，蓝旗代表国民党军。参谋们根据各部队战况拔蓝旗、插红旗，或拔红旗、插蓝旗。
粟裕注目地图，口授命令，日以继夜，七天七夜未眠，虽疲惫已极，仍一刻也不松懈也。
1949年1月10日，张震副参谋长报告，我军攻克敌最后一个据点刘庄。将军仰天长舒："好啊！"即昏睡过去。3天后，方醒，众将领急前往慰问。将军面容憔悴，轻声问："有没有鸡汤啊？"
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！"
淮海战役也震撼了全世界。斯大林为了能够比较详细地知道淮海战役的情况，于该战役结束一年之际派特使尤金专门调查了淮海战役。经中共中央介绍，到南京与刘伯承、陈毅作了长谈，又听了华野参谋处长王德的详细介绍。尤金边听边记，嘴里不断地说："精彩，真精彩！"听完之后，他意犹未尽地说："真过瘾啊！"
而斯大林看了尤金的报告后，连称："60万打败80万，真是奇迹！"
40年后，中美关系有了明显改善。于是美国派了一个军事代表团来中国，专门调查淮海战役。他们想弄清楚，当初这场大战，到底是怎么一回事。他们在徐淮平原上忙碌了十数日，仍然无法理解，有飞机、大炮、装甲部队协同配合作战，装备精良的80余万部队，怎么会被装备甚差、根本没有制空权的60万军队打垮？他们说："实在是一场不可思议的大战……"
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