却说此间陈赓指挥东集团于6日攻克李围子、小杨庄，全歼蒋军第10师两个团，重伤蒋军第10师师长张用斌。7日攻克张围子。8日攻克沈庄，歼敌第14军85师两个团，生擒代理师长潘琦以下1200余人。11日，攻克杨围子，彻底歼灭了蒋军第14军，击毙军长熊绶春，俘虏副军长谷炳奎、参谋长梁岱。陈赓还派人协助熊绶春的卫士，找到熊绶春的尸体，葬于南坪集附近一个土堆处，并立下一块木牌。陈赓亲笔为他书写了墓志“第14军军长熊绶春之墓”，以便其家属日后查找。陈赓此举，使被俘的蒋军第12兵团官兵大为感动：“陈赓真是仁德将军！”
陈锡联指挥西集团，攻克了东西马围子，歼灭蒋军第18军一部后，又于13日攻占黄维兵团部小马庄。黄维早于前一日将指挥部转移到了双堆集核心阵地，西集团仅歼第10军18师工兵营以及第342团1个营。至此，中原和华东两大野战军，将黄维兵团残部压缩到了双堆集地区方圆不到3华里的狭小地区。
12月12日，刘伯承、陈毅发布《促黄维立即投降书》：
“黄维蒋军：现在你所属的4个军，业已大部被歼。85军除少数人员外，已全部覆灭。14军所属不过2000人。10军业已被歼三分之二以上。就是你所依靠的王牌18军，亦已被歼过半。你的整个兵团全部被歼，只是几天的事。而你所希望的援兵孙元良兵团，业已全歼。邱清泉、李弥两兵团业已陷入重围，损失惨重。在这种情况下，你本人和你的部属，再作绝望的抵抗，不但没有丝毫的出路，只能在人民解放军的强烈炮火下完全毁灭。贵官身为兵团司令，应爱惜部属与生命。立即放下武器，不再让你的官兵做无谓牺牲。如果你接受我们这一最后警告，请立即派代表到本部谈判投降条件。时机紧迫，望即决策。”
当日夜，刘伯承和陈毅派被俘的蒋军第85师作战处长郑家玙带着《促黄维立即投降书》，去见黄维。
黄维将刘、陈的促降书撕得粉碎，并赶走了郑家玙。
13日，华野增援部队第3纵队、苏北第11纵队和鲁中南纵队（此3个纵队相当于两个纵队的战斗力），以及华野炮兵一部，由华野参谋长陈士榘率领，到达双堆集前线。
当天，刘、陈、邓调整部署，以南集团为主，东、南集团配合；并调华野第3、13纵队及特纵一部，加入南集团作战，由华野参谋长陈士榘统一指挥；鲁中南纵队为战役预备队。3个集团于12月14日夜，向拒绝投降的黄维兵团发起最后攻击！
13日，天气晴好。蒋介石令空军大量出动，在双堆集周围解放军阵地上投下了上百吨炸弹，其中包括糜烂性毒气弹。黄维阵地狭小，也尝到了毒气弹的厉害。解放军战前就做好了预防化学炮和毒气弹的准备，又隐蔽在地下城里，所以伤亡较小。
14日夜，南集团以中野李德生旅“襄阳登城第1营”和华野第3纵队“洛阳营”一举攻占了金庄以南的敌野战集团工事，歼灭黄维最精锐的主力“威武团”大部。与此同时，华野第7纵队与中野尤太忠旅第47团协同作战，在付出了重大代价后，占领了尖谷堆高地和双堆集外围野战阵地李店子，歼灭蒋军第33团残部、第118师两个连。黄维的兵团指挥部、双堆集核心阵地、炮兵阵地、快速纵队的车辆和临时机场完全暴露在解放军的攻击之下。与此同时，东集团攻占了杨老五、杨子全等村庄，彻底剥开了黄维兵团部的外壳。
15日下午，黄维兵团一切反抗都归于失败了。黄维哭丧着脸，对参谋长萧锐说：“向南京发报，直接向总统发报：共匪攻击甚急，我仅存双堆集阵地，坚决要求连夜突围！”
不久，萧锐手拿电报回来说：“总统不允许我们夜间突围，要求我们坚持到明日白天，必须在空军掩护下突围！”
黄维搓着手说：“空军不能专注于我们这个战场，李延年被共军所阻，不能前进半步。现在，只有依靠我们自己的力量做最后突围打算了！”
情况紧急，双堆集里的每个人都十分清楚！吴绍周、杨伯涛、覃道善相继来到兵团部，要求最后打算。
心直口快的杨伯涛说：“共军最后总攻迫在眉睫。我们现在只有尽快突围，脱离险境，才有生路！”
胡琏担心地说：“总统不同意我们夜间突围啊！”
吴绍周板着脸说：“我们现在只有不受君命了，否则将做楚囚！”
覃道善揉着红肿的眼睛说：“事不宜迟，最好连夜突围！”
胡琏看了一眼不停踱步的黄维说：“既然大家都主张迅速突围，我也没什么意见。如果能为党国保存一批中坚干部，就是不幸中之大幸了！至于突围的方向嘛，合肥是白崇禧的地盘，不能去。我们只有向西南突围，到凤台会合后，再与李延年取得联系。”
黄维停止了踱步，回到地图前说：“这是我们最后一条出路了。我同意伯玉兄的意见。我命令：覃道善率第114师余部，吴绍周副司令率第85军军部及第18师，杨伯涛率第11师，我和胡琏副司令率战车团开路。18时正，全军向西南方向突围，到凤台会合后，再绕道蚌埠！”
胡琏强调说：“突围前，各部队一律要毁掉重武器和电台等不能带走的物资。在兵团部的统一号令下突围，不得擅自行动，以保证突围成功！”
这时，韦镇福送来几套坦克兵服装。军医在每套衣服上放了一个小药袋，对众人说：“这是黄司令官给大家准备的‘头痛粉’。”
大家都明白“头痛粉”的作用，那是为党国效忠时用的。当时，黄维等人默默收下为最后时刻准备的东西后，心情沉重地各自散去。
下午4时多，刘伯承和陈毅视察部队去了，总前委由邓小平值班。突然，电话骤然响起。参谋处长抓起电话，脸色大变说：“杨勇司令员报告，双堆集的敌人正向西南方向运动，密集的队形中有大批坦克和车辆行动。”
邓小平立刻警觉说：“黄维要跑！立即通知各集团第一线部队，一旦发现敌人突围，就立即大胆出击，不必请示！第二、三线部队做好围追准备，绝不能让黄维兵团残部跑掉！”
命令下达不久，双堆集方向数以百计的各种火炮就怒吼起来，将成吨的炮弹，不断倾泻到黄维兵团占据的村子和以汽车组成的野战集团工事里。黄维还在做最后挣扎，命令所有火炮还击，但也无法阻挡解放军排山倒海般的攻击。陈赓和陈锡联分别指挥东、西两个作战集团，突破了黄维的汽车防线，同南集团胜利会合。尔后，3个作战集团密切配合，以迅雷不及掩耳之势，摧毁了黄维的指挥中心。被分割的蒋军顿时大乱，不待突围命令到达，便弃阵逃跑。在解放军强大的攻势下，黄维的突围计划完全被打乱，大突围变成了大溃逃。解放军像赶鸭子似的把蒋军分割成十几堆。在震天撼地的“缴枪不杀”的口号声中，成批的蒋军纷纷丢下武器，坐在地上，等待解放军来俘虏。
天完全黑了。黄维脸色苍白，同胡琏惊慌地钻进坦克，蚁群般的步兵跟在后面，一直朝西南方向奔逃。
胡琏乘坐的坦克，以最高的速度冲过黄沟河，爬上公路，一直朝西南方向奔逃。
黄维乘坐的坦克刚开过黄沟河，就陷进泥沼里熄了火，爬出坦克，四面一团漆黑。他跟着溃兵跌跌撞撞地逃了一段路，后面的喊杀声已经很近了，子弹像蝗虫般在他周围乱飞，每一秒钟都有人倒下去。他急中生智，只身向一条雨裂沟逃去。正跑着，沟沿上又跳下来一队溃兵。
黄维被撞倒了，恼怒地骂道：“你他妈的没长眼吗？”
撞他的人忽然拉住他，惊喜地说：“司令官，我是元直呀！”
黄维听出是第18军副军长兼11师师长王元直的声音，懊丧地说：“少说话，快跑！”
这支不到10人的逃跑队伍，窜出雨裂沟，跑进一片麦地。对面突然打过来一阵排子枪。黄维和王元直赶紧趴在地上。几十个黑影围过来，黄维还没有弄明白是怎么回事，两支冲锋枪就顶住了他的脊梁，做了中野第3纵队第7旅两个通信员的俘虏。
当他们被押进第3纵队俘虏收容所时，天色将明。两个通信员打量了一下黄维，问道：“你是不是中将司令官黄维？”
黄维不敢回答。王元直赶紧回答说：“不！他是团长，我是他的副官。”
再说吴绍周还未来得及爬上坦克，就在兵团部附近被中野第1纵队捉住。第10军军长覃道善、第18军军长杨伯涛亦被活捉。
回头再说胡琏逃上公路不久，遇上一支千多人的队伍，其中还杂着不少骑兵。胡琏爬出坦克，正纳闷之际，队伍里跑来一人，报告说：“副司令官，我是第18师副师长尹俊，收容了千多人，正向南转移！”
胡琏赞赏了他一番后，带着残部继续向蚌埠方向逃去。途中，胡琏等人在李延年兵团的接应下，突出重围。
不久，胡琏到了南京，蒋介石任命他为第12兵团副司令，负责收容从长江以北逃到江南的官兵，并补充新兵，继续与解放军为敌。这是后话，搁下不提。
且说12月15日夜至16日，双堆集可热闹了。烟火连天，各参战部队抢缴武器、汽车和大车的吵闹声，简直沸反盈天。战斗虽然结束了，但仍有个别部队乱放枪炮，整整一昼夜，双堆集内外都处在卡车的轰鸣声、枪炮声、吵骂声和伤兵的呻吟声之中，参战部队在乱成一团的双堆集战场中欢呼雀跃。
第6纵队司令员王近山闻讯后，拄着拐杖来到战场，协助他的政治委员杜义德制止着这场大混乱，但人们太兴奋了、太激动了，认真打扫战场的命令，根本无法执行。
王近山火了，他对军政处长说：“我们再次强调战场纪律，重申‘三大纪律八项注意’！各部队必须立即停止一切乱抢、私藏胜利品的行为，严禁任何人乱放枪炮，违者坚决按军纪惩处！一切胜利品都要让配属我们的兄弟部队挑选之后，剩下的才能给6纵的部队！”
总前委也及时发现了这种混乱情况，严令部队遵守纪律。这场混乱才得到及时制止。
战后，邓小平在《歼灭黄维兵团作战总结》中，向中央军委报告说：“……歼灭敌人后，15日夜间至16日，整日战场极为混乱，抢缴武器、汽车、大车、乱放枪炮的现象，极端严重，为中野以往历次作战所未有。我们高级指挥机关，未作预防处置，实为主要原因。但亦暴露了中野各部队存在着极严重的无政府无纪律状态，应引起最大警惕，予以克服。同时必须指出，4纵22旅担任作战警戒，在旅首长模范领导下，纪律良好。如该旅缺炮，而所得炮全部上缴等，均属难得。此种为人民解放军所应有的风气，应予表扬和提倡。”
刘伯承、陈毅、邓小平闻讯亲自赶到双堆集，整理好部队之后，一支担架队和民工小车队正好从他们身边经过。一位银须老汉停住小车，奔到一副担架旁，将身上的老羊皮袄脱下来，盖在伤员身上。
刘伯承认得老汉是村长黄继成，便走过去说：“老人家，当心着凉啊！”
“刘司令，同志们挂了花，我受点凉算得了啥！” 黄村长激动地说，“淮海战役打得好啊！消灭了黄维的12万人马，解放区的乡亲们知道了，该有多高兴啊！”
刘伯承握住黄村长的手说：“歼灭黄维兵团是党中央和毛主席英明指挥的结果，是数万子弟兵的生命换来的，是解放区人民倾家**产支援前线的胜利！这里面也有你们爷孙俩的功劳啊！”
邓小平拉着黄村长的手说：“没有解放区父老兄弟的全力支援，我们是无法打赢这一仗的。围歼黄维兵团的胜利，是人民的胜利！”
黄村长惊讶地望着邓小平。刘伯承忙介绍说：“他是我所敬重的政治委员邓小平，淮海战役的总前委书记！”
虽然面生，但刘邓的名字老百姓是家喻户晓的。黄村长打量了一下面前的小个子说：“乡亲们都说刘邓是常胜将军，我们一直以为刘邓是一个人呢！想不到刘邓原来是两个常胜将军，难怪老蒋吃败仗呢！”
陈毅拍着黄村长的肩膀说：“刘邓大军北战南征，百战百胜；刘邓亲如手足，他们之间容不下半粒沙子呢！”
说罢，陈毅两手叉腰，望着数不清的部队和民工，气势磅礴地大声吟诵说：“几十万，民工走不通。骏马高车送粮食，随军旋转逐西东，前线争立功。担架队，几夜不曾睡。稳步轻行问伤病：同志带花最高贵，疼痛可减退？”
“好诗！好诗！陈老总再来一首！”身边的几个纵队司令员鼓起掌来。
邓小平对黄村长说：“老人家，你听懂了吗？陈毅司令员是在歌颂军民团结打胜仗呢！”
黄村长激动地说：“懂了，我听懂了！邓政委，下回该轮到打杜聿明了吧？”
邓小平肯定地说：“我们不仅要歼灭杜聿明集团，还要打过长江去，解放全中国呢！老人家，全国胜利的日子很快就要来啦！”
尹丽淑向民工们喊道：“乡亲们，走啊！把小车推到围歼杜聿明的战场上去！推过长江去！”
全歼黄维兵团后，中野遵照军委指示，转入休整，进行战斗总结，改造俘虏，补充兵员，并担任围歼杜聿明战略集团的总预备队。这里搁下不表。
却说南线华野第6纵队、渤海纵队第11师、中野第2纵队及豫皖苏军区、豫西军区共55000余人，在固镇、新马桥、曹老集地区，阻击李延年第6兵团第39、54、96、99军，刘汝明第8兵团之55、68军以及蒋纬国战车第2团向双堆集进攻。南线阻击作战历时12天，解放军歼灭李、刘两兵团1万余人。12月16日，李延年兵团一部接应出胡琏、尹俊所率千余人，便与刘汝明兵团一起仓皇向淮河以南逃跑，并炸毁了浍河铁桥。此时，华野主力一部南下。蒋介石预感到李、刘兵团前途不妙，遂于18日急电李延年撤至蚌埠，守备淮河防线。而李延年好像有“先见之明”，早于蒋介石发出命令之前就逃之夭夭了。华野南下部队分两路勇猛追击至固镇以南，被浍河所阻，仅歼李延年兵团后卫一部。
回头再说北线。11月30日，杜聿明放弃徐州，率前进指挥所及邱清泉、李弥、孙元良3个兵团10个军25个师及特种部队，以及徐州党政人员并裹挟部分学生，共约30万人，沿徐（州）永（城）公路向西南方向撤退，企图救出被围于双堆集的黄维兵团，然后一起南撤。蒋介石君臣这一决策是高明的，但携家带眷，又裹挟众多学生，携带大量物资，却是错误的，导致行动迟缓，秩序混乱，组织行军不力，每日仅行军四五十里。华野却以第1、2、3、4、8、9、10、11、12纵队和鲁中南、两广纵队共11个纵队，以及冀鲁豫军区独立第1、3旅，采取多路多梯队平行追击、多层次超越拦击及尾追相结合的战法，勇猛追击。
杜聿明率此30万人及庞大的辎重队，闯过青龙集后，继续向西南方向前进。蒋介石认为杜聿明是一意溃逃，遂于12月3日派飞机空投亲笔信，严厉指责杜聿明“一意逃走，又将被动”，并严令“望停奔逃，全力作战”，向濉溪口方向进攻。杜聿明只得改变计划，以三面掩护，一面突击的战法，向南攻击前进，企图与固镇方向的李延年兵团协力解救黄维，却遭到了华野主力的反击，被迫在永城东北转入防御。12月4日拂晓，华野主力完成了对杜聿明集团30万人的合围。在3天追击作战中，华野歼灭杜聿明集团2万余人。
12月6日，杜聿明召集第2兵团司令邱清泉、副司令舒适存、谭辅烈、王长海、高吉人以及所属第5、12、70、72、74军军长，第13兵团司令李弥、副司令赵冬平、陈冰、李九思及所属第8、9、15军军长，第16兵团司令孙元良、副司令曾甦元及第41、47军军长开会，研究是战是走的问题。
孙元良提议：“将在外，君命有所不受。应及早突围！”
邱清泉表示同意。李弥等将领也不反对。于是，杜聿明决定：12月6日黄昏，各兵团同时自行向淮河以南突围。
散会后不久，邱清泉首先变卦，推翻了杜聿明的突围决定，说突围是“自我毁灭”。李弥也说“突围不易”。杜聿明只得迁就邱、李二将。复寻孙元良，其已在回军途中，通知改变计划已来不及了。
黄昏时分，孙元良率本部第41、47军单独向西突围，被华野第8纵队和冀鲁豫军区部队、豫皖苏军区部队分别歼灭于萧县、永城和亳县一带。第16兵团后卫缩回包围圈内，孙元良仅率少数随从人员逃脱。
邱清泉、李弥两兵团于是就地增修工事固守。杜聿明在蒋介石多次严令下，从12月7日开始，不断以主力在坦克、重炮和飞机掩护下，向东南突围，均未获成功，伤亡却与日俱增，阵地也日渐缩小，遂调整部署，固守待援。
华野代司令员粟裕遵照总前委的部署，以第2、8、10、12纵队阻击杜聿明集团向南突进；以第1、4、9纵队于东、西、北三面积极攻击，不给杜聿明以喘息之机；同时控制永城，防敌突围。战至12月15日黄维兵团被全歼时，华野主力已歼李弥兵团近半，歼灭邱清泉兵团三分之一。杜聿明的前进指挥部和邱清泉、李弥的兵团部已被压缩至以陈官庄为中心的狭小地区内。
此时，华北战场的人民解放军已发起平津战役。中央军委为抑留傅作义集团于华北，不使蒋介石运平津之部队南下，决定两星期内不对杜聿明集团做最后歼灭，只围而不打，各参战部队遂转入战场休整。
12月17日，淮海战役总前委书记邓小平，常委刘伯承、陈毅，委员粟裕、谭震林在华野司令部驻地萧县西南的蔡洼召开会议，研究了明夏渡江作战方案及对部队整编的意见。会后，刘伯承、陈毅赴河北平山西柏坡向党中央汇报，邓小平则返回中野司令部驻地宿县以西的小李庄，继续指挥淮海战役的扫尾战斗。
1948年12月17日，中共中央军委主席毛泽东亲自为淮海战役前线司令部撰写了《敦促杜聿明等投降书》的广播稿。
从1948年12月16日至1949年1月4日的20天中，杜聿明集团在解放军强大的军事和政治攻势下，副师长以下14000余人向人民解放军投诚。1949年1月6日5时30分，华野向拒绝投降的杜聿明集团发起总攻。战至1月10日16时，华野全部肃清残敌，生俘徐州剿总副总司令杜聿明，击毙第2兵团司令官邱清泉；第3兵团司令官李弥化装成伤兵，只身逃脱。淮海战役即告胜利结束。
在淮海战役中，中原和华东人民解放军共歼灭蒋介石56个师555099人，其中俘敌徐州剿总副司令长官杜聿明、第12兵团司令官黄维以下320355人，击毙第2兵团司令官邱清泉以下171151人，投诚35093人，起义28500人。
在淮海战役中，中原和华东人民解放军也付出了巨大的牺牲。中原野战军阵亡将士6910人，其中，仅在围歼黄维兵团的战斗中，就牺牲排级干部373人、连级干部242人、营级干部56人、团级干部10人，共计牺牲干部681人；负伤将士21985人，其中仅在围歼黄维兵团的战斗中，负伤排级干部1257人、连级干部634人、营级干部154人、团级干部19人、旅级干部2人，总计负伤干部2066人；失踪指战员2532人。华东野战军阵亡将士19044人，负伤76833人，失踪指战员9220人！
在淮海战役中，冀、鲁、豫、皖、苏、鄂等省解放区人民，支援前线民工543万人，担架206000副，大小车881000辆，挑子305000副，牲畜767000头，船只8539艘，汽车257辆，粮食43476万斤。
1949年2月9日，中原野战军遵照中央军委命令进行整编，组建成中国人民解放军第二野战军，下辖第3、4、5兵团及1个特种兵纵队，共计20余万人。刘伯承任司令员，邓小平任政治委员，张际春任副政治委员兼政治部主任，李达任参谋长。第6纵队整编为第12军，王近山任第3兵团副司令员兼第12军军长和政治委员。杜义德调离第6纵队，任第3兵团副司令员兼第10军军长。老虎团整编为第108团，隶属于第12军36师。整编结束后，刘伯承、邓小平等率第二野战军第3、4、5兵团，积极准备执行渡江作战任务。