淮海战役

解放軍方面

1948年9月16日，解放軍華東野戰軍發動濟南戰役，9月24日結束。濟南戰役獲勝三天後，華東野戰軍代司令員兼代政治委員粟裕向中國共產黨中央軍事委員會提議，希望乘勝攻殲淮陰、淮安、寶應、高郵、海州國軍之戰役，稱為淮海戰役，主要目標是牽制邱清泉第二兵團、李彌第十三兵團兩個兵團，殲滅距離徐州較遠、位置突出之黃百韜第七兵團、李延年第九綏靖區，為奪取徐州做好準備。中共中央軍委同意他們建議，並決定由華東和中原2個野戰軍共同擔任作戰任務，還於1948年10月11日制定《關於徐蚌會戰的作戰方針》。
這一計劃符合中國共產黨「殲敵於長江以北」之指導思想，隨即得到批准。中國共產黨占據主動決戰權，是原定規模較小之徐蚌會戰。
解放軍華東野戰軍15個縱隊、1個特種兵縱隊，共約36萬人，大部分在山東省濟南以南、臨沂，一部分在江蘇省宿遷地區休整一段時間後，開始攻擊國軍，計劃分割圍殲新安鎮第七兵團並阻擊徐州國軍東援，然後南下切斷津浦鐵路徐州至蚌埠段，孤立徐州。同時，中共中央軍委令中原野戰軍配合華東野戰軍，牽制部署在徐州以西國軍。遼西會戰後，解放軍在東北繳獲一批國軍P-51野馬戰鬥機，原想運用於戰場，但缺少飛行員，而後作罷。解放軍華東野戰軍16個縱隊，中原野戰軍7個縱隊和華東軍區、中原軍區以及華北軍區所屬冀魯豫軍區之地方武裝，共60餘萬人，在由鄧小平、劉伯承、陳毅、粟裕、譚震林組成之總前委領導下，遵照中共中央和毛澤東之指示，於1948年11月6日發起徐蚌會戰。

國軍方面

1948年9月下旬，山東省城濟南失守，成為雙方優劣態勢轉變的分水嶺。
10月以後，徐州剿匪總司令部開始收縮兵力，國軍集結4個兵團（第二、第十三、第七、第十六兵團）和4個綏靖區（第三、第四、第一、第九綏靖區）部隊25個軍，共約60萬人，以徐州為中心，利用津浦鐵路及隴海鐵路，組成東起海州、西迄商丘、北起臨城、南達蚌埠之「一點兩線」防禦陣線，加強防守中原和華東地區，採取戰略守勢。連同從華中增援之一個兵團及由東北撤回之兩個軍，共80萬人。
10月30日，蒋中正見東北廖耀湘兵團全軍覆沒，瀋陽已甚混亂，危在旦夕，即飛返南京，擬定「徐蚌會戰計劃」。
10月29日，南京國防部舉行作戰會議，把「守江必守淮」構想提出討論，當經決定徐州剿匪總司令部方面，以一至兩個軍堅守徐州，所有隴海鐵路上次要城市，一律放棄。把所有兵力，集中於徐州、蚌埠間之津浦鐵路兩側地區，實施攻勢防禦，守淮（河）保（長）江，拱衛（南）京、滬（上海）。同時抽調華中剿匪總司令部序列之第十二兵團，迅速向徐州方面開進，加強中原戰場兵力。此一構想呈奉蔣核定後，參謀總長顧祝同即於11月3日，帶同作戰廳長郭汝瑰，前往徐州，召集剿匪總司令部所屬之高級將領，舉行會議，研討具體實施辦法。在會議上，第七兵團司令官黃伯韜曾說了一番痛切話：「陳毅主力（七個縱隊）業已由魯（山東）西、南南下，將會合其在（江）蘇北三個縱隊，夾擊我兵團。劉伯承部將從西南方向，牽制剿總各主力兵團，使不能應援我。如此擊破我兵團後，再循序逐次各個擊破其各兵團。」
但是，蔣不知制定徐蚌會戰具體作戰方案的郭汝瑰是中國共產黨潛伏人員，而此方案尚未下達到前線國軍，就被郭汝瑰報達解放軍的指揮部。在郭汝瑰影響下，蔣屢次變更作戰方案，放棄堅守蚌埠，在徐州外圍作戰，增加了國軍在移動中被分割圍殲的機會（而這個方案最終未實施）徐蚌會戰開始前，邱清泉在徐州花園飯店參加會議。
蔣計劃在徐蚌地區與解放軍決戰，何應欽、顧祝同等在南京召開軍事會議，希望華中剿匪總司令白崇禧能出面統一指揮漢口、徐州兩個剿匪總司令部。10月30日，白崇禧由漢口飛回南京，當天看起來還有信心，第二天忽然拒絕接受統一指揮權。白崇禧發現徐州剿總早已把國軍主力幾個兵團部署在以徐州為中心的隴海鐵路及津浦鐵路線上，各一字排開，徐州平原無險可據，一旦開戰，局面將迫在眉睫，要重新遷動幾十萬大軍已無可能。
在前方指揮機構人選方面，蔣又希望杜聿明能指揮這場戰事，但東北戰場的局勢突然告急，杜於10月15日被緊急調往東北剿總。蔣一時無信任人選可派，於是以劉峙來指揮這場戰役。
在徐州剿匪總司令部開會同時，東北戰事已接近尾聲。最高統帥曾派人前往葫蘆島，給杜聿明下達手函，指示新訂徐蚌會戰要旨：集中兵力於淮河南岸蚌埠東西地區，佔領陣地，以攻勢防禦擊退解放軍之攻擊，相機轉為攻勢，予以殲滅。要杜聿明即到蚌埠指揮，並徵求杜聿明對此案之意見。當時杜聿明即行肅函回覆：對於這一在蚌埠集結決戰之計劃，完全同意。但他在葫蘆島指揮國軍撤退工作，尚未完成，不能立即南行。請飭劉峙總司令迅速按此計劃實施，否則有被解放軍牽制，無法撤退之慮。
從白崇禧拒絕指揮，到解放軍發動徐蚌會戰，只有6天。

高估濟南戰役解放軍的損失

1948年9月24日濟南戰役結束，王耀武兵敗被俘，國民黨在徐州以北的防線全部暴露。濟南戰役期間，因濟南、徐州兵力吃緊，國軍將鄭州之孫元良第十六兵團東調徐州。鄭州遺防由駐安陽、新鄉的第106師、第268師接替，新鄉第十二綏區司令部亦南移鄭州。南京總部以為濟南戰役使華東野戰軍需要長時間休整，未能料到華東野戰軍在濟南戰役損失不大，能迅速南下進攻徐州，結果大意輕敵。粟裕為迷惑國軍，特意在山東開了十幾台大功率電臺，不停向外發出指令，國軍誤認為華東野戰軍主力依然在山東。使徐州剿總部署調整、兵力調動也趨緩慢。
濟南戰役結束後，粟裕鑑於華野打援兵團沒有實際投入打援戰鬥，因而可以不必休整就能繼續作戰，而攻濟部隊傷亡也有限，稍加休整後也可以連續作戰。為了擴張戰果，為以後南下作戰創造條件，粟裕9月24日致電中央軍委建議舉行徐蚌會戰，戰役目標為攻占淮陰、淮安(兩淮)及海州、連雲港，所以稱為徐蚌會戰：「建議即進行徐蚌會戰。該戰役可分為兩個階段：第一階段以蘇北兵團(須加強一個縱隊)攻占兩淮，並乘勝收復寶應、高郵，而以全軍主力位於宿遷至運河車站沿線兩岸，以殲滅可能來援之敵。如敵不援或被阻，而改經浦口、長江，自揚州北援，則我於兩淮作戰結束前後，即進行戰役第二步，以三個縱隊攻占海州、連雲港，結束徐蚌會戰，爾後全軍轉入休整。」

毛澤東決議殲滅國軍一支主力軍

9月25日毛澤東兩次復電粟裕不以攻城為作戰目標：「你們第一個作戰，應以殲滅黃兵團於新安、運河之線為目標」，要求華東野戰軍於10月10日左右開始行動，要粟裕「召集許（世友）譚（震林）王（建安）及其他可能到會之幹部開一次討論行動問題的會議，以最後斟酌的意見電告我們審查」，「開一次像上月曲阜會議那樣的幹部會，統一作戰意志，調整內部關係」，並「將徐（州）海（州）鐵路線上及沂河區、嶧（縣）台（兒莊）區、東海灌雲連雲港區、兩淮區之敵情電告」。針對華野領導的樂觀態度，毛澤東9月28日對華野的指示電：「這一戰役必比濟南戰役規模要大，比睢杞戰役的規模也可能要大。」華野如不進行休整，進行充分的準備，顯然是很難完成的，為此毛澤東在9月28日電文中指示華野領導要進行充分的準備，並機動地推遲出動的時間。中央軍委於9月30日改變了華野原先不休整的計劃，指示華東部隊休整20天左右。華野並沒有立即接受毛澤東提出的戰役計劃。
10月5日至24日在曲阜舉行中共華野前線委員會擴大會議（師級以上幹部參加），在會上對中央軍委提出的嚴重作戰任務，進行了多次反覆的研究，直至9日晚各縱隊主要幹部會議後才放棄了華野在原（小）徐蚌會戰方案基礎上提出的兩個方案，下決心採納中央軍委的第三方案即首先分割包圍殲滅黃百韜兵團，並於10月12日上報軍委。10月11日，中央軍委致電中野，要求立即展開對從鄭州東調徐州的孫元良第十六兵團展開截擊作戰，以配合華野，阻滯孫兵團靠攏。10月11日，毛澤東為中央軍委起草《關於徐蚌會戰的作戰方針》的電報，確定徐蚌會戰的作戰任務主要是殲滅徐州劉峙集團主力之一部，開闢蘇北戰場，使山東和蘇北打成一片；然後，華野分為兩個兵團，以五個縱隊組成東兵團在蘇北、蘇中作戰，其餘主力組成西兵團出豫皖兩省，協同劉鄧在中原作戰。10月14日，華野召開第二次作戰會議，決定於11月5日開始徐蚌會戰攻擊，並於10月15日上報軍委，10月17日得到軍委的批准。這一時間距離毛澤東9月25日要求的小徐蚌會戰發動時間，整整推遲了一個月。

蔣介石顧慮士氣決守徐州

同時，中野根據軍委指示，制定了圍攻鄭州的戰役計劃，以主力第一、第三、第四、第九縱隊及地方武裝，於10月21日至22日發起鄭州戰役，全殲了鄭州守軍11270人。
鄭州戰役後，國軍就察覺在魯中的華野和在豫西的中野有南下、東移動向，徐州首當其衝。蒋中正認為「徐州乃四戰之地，易攻難守」，考慮「放棄徐州，守淮保江，拱衛京滬」，並且批准了國防部在10月29日提出的「守江必守淮」的作戰計劃。但此時遼西會戰大局已定，擔心遼瀋戰敗再加徐州撤退會影響人心，導致政局不穩，因而將兵力集結於徐州及徐蚌段鐵路沿線，作攻勢防禦。11月4日，蒋中正派顧祝同到徐州「剿總」，傳達蒋中正的決定，調整作戰部署。 
鄭州戰役後，中野及配屬指揮的華野三縱、兩廣縱隊、冀魯豫獨立一、二旅向東席捲隴海路夾擊徐州，孫元良兵團兩個軍、劉汝明綏區、邱清泉兵團陸續放棄商丘、永城、碭山、黃口，向徐州外圍、宿縣收縮。華東、中原兩大野戰軍由戰略上配合作戰發展為戰役上協同作戰，與國軍徐州集團決戰之態勢。10月31日，粟裕發電報給中央軍委、陳鄧（劉伯承尚在豫西南）、華東局、中原局：「此次戰役規模很大，請陳軍長、鄧政委統一指揮。」11月1日，毛澤東復電：「整個戰役統一受陳鄧指揮。」11月2日，陳、鄧復電：「本作戰我們當負責指揮，唯因通訊工具太弱（陳鄧隨中野四縱行動，使用四縱電台），故請軍委對粟譚方面多直接指揮。（配屬指揮的）華野三縱與我們電台還未弄通，請粟潭轉令該縱注意勾通。」劉（伯承）鄧（子恢）李（達）統一指揮中原軍區之豫皖蘇地方部隊、中野二、六縱，尾追、襲擾、阻滯向徐州進發的黃維兵團至阜陽、太和地區。
實際上，約50萬解放軍開始從不同方向秘密夜行，在國軍不知情下撲向徐州。據被俘將領國軍第二兵團少將參謀長李漢萍回憶，到11月初，原集結在濟寧、兗州一帶的解放軍圍攻徐州的動態逐漸明顯，國軍統帥部倉皇失措，決定準備「徐蚌會戰」。

蔣下令黃河掘堤失敗

為使徐州不受東西夾擊並能徹底集中使用兵力起見，蒋中正特用極機密的親啟電，令邱清泉派1個軍，偽裝解放軍，輕裝出發，晝夜兼程前進，將鄄城以西之董口黃河堤掘開，造成魯西泛濫，阻止解放軍由魯西方面進擊徐州。
邱清泉、李漢萍、高吉人3人秘密決定，第七十軍由高吉人親自率領，不帶炮兵，輕裝出發，3天內趕到董口，將黃河河堤掘開，為了保守機密，並嫁禍於中國共產黨，第七十軍在執行任務時冒充三野某縱為了不拖延時間和暴露企圖，決定用炸藥炸開幾個缺口。並由邱清泉秘電蒋中正派空軍用重磅炸彈轟炸，配合行動。為使河水南流造成泛濫，決口後，必須設法將河水巨野北大溝內，倒灌微山湖，使魯西造成大面積的泛濫區，阻止解放軍由魯西方面包圍徐州。這個計劃原訂於11月上旬實施，但因5日徐州軍事會議後，情況發生變化，就臨時停止下來。
徐州剿匪總司令部總司令官劉峙作戰無能，故在戰鬥前，國軍布陣極為不利，與解放軍作戰處於被動及被分割攻擊。11月4日，蔣介石派顧祝同到徐州。11月5日，顧祝同在徐州召開高級將領會議，對上述作戰計劃作部署，命令剛剛發出。國軍尚未按「徐蚌會戰計劃」南移，11月5日，劉峙見國軍各兵團均已報告在正面發現解放軍主力有撲向徐州之勢，便遵從蔣意，將徐州周邊部隊向徐州收縮靠攏，然後再圖向淮河一線撤退。命令黃百韜第七兵團、李彌第十三兵團退回徐州東郊，經蒙城向蚌埠調動孫元良第十六兵團經宿縣北上退回徐州，邱清泉第二兵團退回徐州西郊，死守徐州。
1948年11月4日，粟裕發布了華東野戰軍徐蚌會戰攻擊命令，命令「各部統於六日黃昏由現地開進」，「定於本月八日晚統一發起戰鬥」。
11月5日黃百韜兵團收到命令向徐州撤退。華東野戰軍各部11月5日間正向前敵位置運動，11月6日晚開進接敵。黃百韜兵團正好於11月7日凌晨離開既設陣地，側敵運動。由於晚了一天的行程，黃百韜兵團與駐八義集的李彌兵團，未能靠攏抱團撤退。

戰役過程

徐蚌會戰共分三個階段：

第一階段

第一階段，從11月6日至11月22日。
1948年9月底，解放軍集中劉伯承、陳毅、陳賡等部，約50萬人，開始圍攻徐州。
11月6日，國軍調動華中剿匪總司令部第12兵團進至太和、阜陽地區東援，徐州、蚌埠戰場國軍兵力增加到70萬人。
華東野戰軍遵照中共中央軍委和毛澤東的指示，在廣大人民支援下，於1948年11月6日發起徐蚌會戰。11月6日凌晨，解放軍便發動徐蚌會戰，徐州剿匪總司令部措手不及。當天晚上華野攻占棗莊、臨城、馬頭，包圍了郯城，中野攻占了商丘和虞城。解放軍各部隊向預定目標開進，發現國軍正在收縮，當即轉入追擊。華東野戰軍借這此延誤，追上正在渡大運河的第七兵團。華野第4、8縱隊沿隴海路北側追擊，第1、6、9和魯中南縱隊沿鐵路南側追擊，第11縱隊和江淮軍區部隊由南向北直插徐州以東地區，蘇北兵團指揮第2、11縱隊和中野第11縱隊向徐州東南迂迴截擊，山東兵團政委譚震林、副司令員王建安指揮第7、10、13縱隊攻占賈汪、台兒莊地區。
黃百韜兵團原定11月5日開拔，向大運河以西撤退。但因接應掩護由海州撤退之第九綏靖區及第四十四軍，行動遲滯，以致耽誤兩天。於11月7日才按照順序，沿隴海鐵路向西移動。第六十三軍則由新安鎮西南之窰灣渡運河西撤。運河上只有一座鐵橋，大兵團擁擠一起，加上眷屬行李，以及隨軍撤退之地方行政和黨務人員，無法從橋上迅速通過。
11月7日，蔣在黃埔官邸召集軍事會議，會上已接到黃百韜兵團被圍消息，決定以李彌兵團守徐州，令邱清泉、孫元良兩兵團回徐州東進，以解碾莊黃百韜兵團之危。由此證明統帥部對於前線情況並不確切了解。
11月8日，防守運河一線的第三綏靖區所屬兩個軍部、三個半師，共2萬3千餘人，在台兒莊、賈汪地區投向中國共產黨。原駐徐州東北棗莊、台兒莊地區之第三綏靖區所屬第五十九軍、第七十七軍，此時在中國共產黨地下黨員、綏靖區副司令官何基灃、張克俠率領，四分之三以上之官兵投向中國共產黨。解放軍因得第三綏靖區馮治安、張克俠所部三個半師陣前起變，以主力迅速南下，佔領徐州以東碾莊至曹八集一帶地區，把原駐新安之黃百韜兵團隔絕包圍。山東兵團主力迅速南下，佔領徐州以北茅村至宿羊山一帶地區。粟裕後來給中央報告，說戰機就是四小時；如果何基灃、張克俠不投共，就沒有包圍黃百韜的戰機。
黃百韜撤退目標，第一步是碾莊，各軍到碾莊會齊後，再往西向八義集，大許家開進。因為一座橋不夠用，他令第二十五軍及第一百軍，分別在牛山、砲車兩處佔領陣地，對東、北兩方警戒，掩護第六十三、六十四、四十四3個軍通過運河。解放軍華東野戰軍先以其第二、十一、十二3個縱隊，把第六十三軍（擔任側翼掩護）包圍於窰灣（今江蘇徐州新沂市窯灣鎮）。次日第九、第十一縱隊按野戰軍命令撤圍渡運河參與徐東阻擊，僅留下一縱對戰第六十三軍。華野一縱以1個軍對1個軍，經過2天多血戰，第六十三軍主力覆沒，軍長陳章陣亡。其強渡運河一部，也在運河西岸落敗。第二十五軍因為掩護友軍，遭受創傷。第一百軍之第四十四師渡過運河之後，沒有遵令到碾莊集中，直奔八義集（企圖為兵團打開撤回徐州通路，但眾寡不敵），也被解放軍夾擊殲滅。在這場序戰中，黃百韜部即損失五分之一以上兵力。
黃百韜於兵團主力渡過運河後，召集各軍長在碾莊開會。多數人主張依照兵團既定部署，兼程前進，趁解放軍主力尚未完全通過運河鐵橋之前，撤向大許家。但有人（64軍軍長劉鎮湘）堅持不走，要在碾莊憑藉第十三兵團（即李彌兵團）已設陣地，跟解放軍打上一仗再說。恰巧國防部來一道電令：大意是黃百韜兵團未過運河，已受挫失，如繼續行進，萬一被解放軍尾追，恐有被擊破之慮。當前行止，由黃百韜視狀況自行決定。如有必要，在碾莊集結整頓，打退敵人之後再走亦可。黃百韜兵團便決定留在碾莊及其附近地區，固守待援。華東野戰軍第一、二、四、六、九、十一、十二、十三、新八（即魯中南縱隊，1948年7月編成，因華野八縱為原魯中軍區部隊，因此魯中南縱隊又稱「新八縱」）等9個縱隊，向黃百韜兵團圍攻猛撲。解放軍行軍速度超出預料，在一日之內，華東野戰軍3個縱隊，就攻占碾莊與徐州之間曹八集等各據點要道。
11月9日，杜聿明回到南京，發覺國軍主力還在徐州附近，黃百韜兵團且已被圍。前面所說在蚌埠附近決戰之計劃，已經不能實施。
11月10日下午，蔣在官邸會報中，核定國防部所提新作戰計劃，並囑杜聿明即刻回徐州指揮執行。蔣以親筆致函黃伯韜。
當晚，杜聿明即乘專機飛往徐州，因為飛機迷失方向，直到午夜以後才到徐州降落。他見劉峙，並聽取主管情報人員有關敵情報告之後，認為目前徐州四周，雖然都有解放軍，但不可能都是敵之主力。
黃百韜見勢不妙，希望李彌第十三兵團協助撤退。李彌拿出劉峙命令，執意按計劃回撤，拒絕援助，未等黃百韜到達，就主動放棄曹八集撤往徐州。
此時徐州南方戰況，由於宿縣之孫元良第十六兵團北撤徐州，而協防宿縣之劉汝明第四綏靖區也向南撤。由於劉峙指揮慌亂，蔣決定11月10日把杜聿明調回任徐州剿匪總司令部副總司令兼前進指揮部主任，具體負責指揮作戰；同時命令邱清泉第二兵團和李彌第十三兵團由徐州向東攻擊，為黃百韜第七兵團解圍。在蚌埠，以第九綏靖區改組建第六兵團，以第四綏靖區改組建第八兵團，兩兵團將協同沿津浦鐵路兩側向宿縣推進。至此，徐州、蚌埠戰場國軍兵力增加到80萬人。
11月11日，華東野戰軍將第七兵團合圍於碾莊地區。碾莊位於隴海路以北，運河以西，有10多個雞犬相聞的小村落組成；這一帶經常洪水肆虐，老百姓將房屋建在兩三米高的地基上，俗稱土台子，成為打仗時防守的天然屏障。村莊四周還有兩三米高的土圍牆和外壕、村落，土台子之間則是布滿水塘、窪地的開闊地，易守難攻。更為有利的是，這裡原為李彌兵團的防區，李彌以1947年8月臨朐戰役中抗住粟裕幾個主力縱隊圍攻的堡壘構築技術，依託土台子，以地堡群為骨幹，每個村落都構成獨立防禦的堅固支撐點。各支撐點又都採取子母堡式交通壕散兵坑，交通壕則縱橫交錯，形成兵力、火力相互支援的集團式環形陣地。
11月11日晚，杜聿明帶一批幕僚人員從南京飛抵徐州，指揮會戰。
11月13日，第一綏靖區副司令官兼國軍第一〇七軍軍長孫良誠率該軍軍部和一個師共5800人，在江蘇睢寧西北投向中國共產黨。
粟裕把華野指揮部設在土山鎮東南的火神廟，離碾莊不到30華里。11月14日晚，粟裕召集主攻碾莊的四、六、八、九、十三、特種兵縱隊司令員陶勇、王必成（指派副司令員皮定均代替出席）、張仁初、聶鳳智、周志堅、陳銳霆，以及山東兵團政委譚震林、副司令員王建安等人開會，檢討初戰3天進展緩慢情況，調整部署，明確指揮關係，改進戰法，最後決定：戰法上首先攻打較弱的44軍、100軍，後打較強的25軍、64軍；戰術上，由野戰攻擊轉為挖交通壕近迫作業；指揮上，鑑於華野參謀長陳士榘個人統一指揮攻擊集團有操作上的難度，改由指揮機構比較健全的山東兵團的譚震林、王建安統一指揮圍攻碾莊的六個縱隊；特種兵縱隊和各縱直屬重炮共80門，集中編為3個炮兵群，以便步炮統一協調。
11月15日，蔣介石專派參謀總長顧祝同與國防部第三廳廳長郭汝瑰飛赴徐州督戰，嚴促劉峙、杜聿明東進，以解黃兵團之圍。同日，劉伯承將徐州、蚌埠之間，位於津浦鐵路線上的宿縣攻陷，切斷了徐、蚌之間連絡，也阻絕由蚌埠、固鎮、蒙城幾路援軍北進之通路。顧祝同召開軍事會議，決定三路並進，「打通津浦線」。
11月16日，華野領導粟裕、陳士榘、張震率華野指揮部移往雙溝東北的小樓，統一指揮第七、十、十一、十二縱抗擊邱清泉兵團、李彌兵團東援，華野一縱為預備隊，碾莊交由譚、王指揮。毛澤東復電：「粟到韋(國清)吉(洛)處指揮極好。」
鑑於徐蚌會戰規模越打越大，11月16日，中國共產黨中央軍事委員會決定由中原野戰軍司令員劉伯承、華東野戰軍司令員兼政治委員（同時兼中原野戰軍副司令員）陳毅、中原野戰軍政治委員鄧小平、華東野戰軍代司令兼代政治委員粟裕、華中野戰軍副政治委員譚震林組成淮海戰役總前敵委員會（簡稱總前委，鄧小平為書記）。劉伯承、陳毅、鄧小平任常務委員，鄧小平為書記。統籌華東、中原區事宜，臨機處置一切。
國軍第六兵團是剛編成，由甫從海州撤守之第九綏靖區司令官李延年出任兵團司令官，下轄三個源流不同之第三十九、五十四、九十六軍。第八兵團司令官劉汝明，下轄第五十五軍、第六十八軍，是馮玉祥西北軍僅存之一支軍隊，多年來轉戰南北，師老兵疲，劉汝明帶著這些子弟兵，有意無意想保存實力。第六兵團和第八兵團欠缺企圖心和攻擊精神，戰鬥力參差。國軍統帥部令李延年向北攻擊，收復宿縣，前進打了一天，受到劉伯承強力阻擊，攻勢便告停頓。統帥部乃令黃維兵團迅速前進，先克宿縣，再往徐州。
自11月12日晚起，徐州國軍以邱清泉第二兵團和李彌第十三兵團由徐州東援，協同攻擊全力解第七兵團之圍，華東野戰軍展開徐東阻擊戰。開始時，粟裕令華東野戰軍第7、第10、第11縱隊組成阻援兵團，由第10縱隊司令員宋時輪、政治委員劉培善統一指揮，在侯集、林佟山至大許家地域，實行正面防禦阻擊徐州國軍東援；以蘇北兵團各縱隊從徐州東南側擊第二、第十三兵團增援，在潘塘附近發生激戰。11月15日，華東野戰軍阻援兵團主力後撤。為側擊國軍第二、第十三兵團後路，當日晚，華東野戰軍蘇北兵團3個縱隊自徐州東南房村一帶出發，企圖經由潘塘鎮，向北楔入國軍第二、第十三兵團退路。同日下午，國軍第二兵團派出第七十四軍從徐州向東南潘塘鎮，企圖迂迴至雙溝一帶，然後向北轉進，攻擊華東野戰軍阻援兵團側背。11月16日凌晨，雙方迂迴側擊部隊在潘塘東南周樓正面相向遭遇，戰鬥開始，雙方都認為遭遇對方小股部隊，攪在一起戰至天亮才發現對方規模。11月17日，解放軍為更有力打擊國軍，有計劃改変阻擊陣地，但是前方判斷錯誤，劉峙乘機大事宣傳「徐東大捷」，徐州滿街張貼標語，大放鞭炮，並向各方發出通電。
華野殲滅黃百韜兵團的戰鬥，仍然打得十分艱苦，前線部隊因為傷亡太大，且局限於戰場一隅，對繼續戰鬥一度有所猶豫，「在打六十四軍時，有些部隊發生氣餒叫苦，『傷亡太大了』，『部隊不充實了』，『不能再打了』。後來軍委來了一個準備傷亡十萬人的電報，才將這種情緒克服了。」
11月18日，國軍第四十四軍第一五〇師師長趙壁光率殘部2000餘人在碾莊地區投向中國共產黨。11月19日，華東野戰軍全力加快圍殲第七兵團，至11月22日，華東野戰軍全殲第七兵團10萬人（黃兵團編制轄5個軍12個師約12萬人，其中25軍148師於11月15日在宿縣被中野殲滅，100軍19師早已於9月濟南戰役中即已被華野殲滅，其餘10個師：碾莊包圍圈內有4個軍7個師7萬餘人，擔負兵團側翼掩護的第六十三軍兩個師，以及第一〇〇軍第四十四師等3個師3萬餘人在碾莊包圍圈外覆沒），第七兵團司令官黃百韜陣亡。
11月22日，第二兵團被華東野戰軍阻於離碾莊12公里處大許家一線，無法突破。國軍第七兵團被殲滅後，由蚌埠進軍的李延年第六兵團、劉汝明第八兵團擔心被解放軍攻擊而拖延北進，造成黃維第十二兵團向宿縣進軍位置突出、孤立。在解放軍阻擊下，3個兵團無法靠攏徐州，打通徐州—蚌埠間聯繫，形勢對國軍不利。
黃維兵團先頭第十八軍，於11月中旨初到達阜陽，後續部隊亦絡繹開到，它們稍作停休，即向蒙城進發。右縱隊於11月15日到達蒙城，左緃隊第十軍同時到達渦河以東之西陽集，皆在渦河南岸。夜間，第十八軍完成渡河攻擊部署，在蒙城東、西各10餘里處，選定兩處渡河點，由第十一師和第一一八師分別強攻渡河。11月16日拂曉，強渡成功。11月19日，最高統帥部嚴電第十二兵團「迅速北進赴援」。進到南坪集附近，遭到解放軍堅決狙擊，傷亡頗大。黃維以其主力強渡澮河，企圖擊破解放軍狙擊，迅援徐州，但是希望完全落空。他們渡過渦河後，發現解放軍大縱深陣地，知道已鑽進口袋，乃於11月23日下午命其主力向澮河南岸退縮企圖退到固鎮去和李延年兵團靠攏。解放軍趁其混亂之際，猛力合圍，將黃維兵團12萬人馬壓縮在以雙堆集為中心，東西長20華里、南北寬15華里之地區內，形成一個嚴密包圍圏。中原野戰軍將從河南確山方向來援之國軍第十二兵團阻止於宿縣西南南坪集地區。

第二階段

第二階段，從11月23日至12月15日。
11月23日夜，第十二兵團向東南方固鎮轉移，企圖靠攏李延年第六兵團。李延年兵團此時北進積極，11月23日當天該兵團第99軍已突進至距離宿縣僅20公里的西寺坡、李家橋一帶，然而此刻徐州杜聿明集團在第七兵團已經覆滅、第十二兵團又陷危殆時，卻坐視劉李兵團苦戰，黃維被圍，至後來25日杜集團南下，華野大軍已經部署到位，不但輕鬆擋住杜的攻勢，還反過來威脅李延年，導致李延年不得不向南撤回蚌埠。11月25日，第十二兵團被中原野戰軍集中7個縱隊在宿縣西南「包圍於雙堆集地區」。11月27日拂曉，黃維決定強力突圍。此時，第八十五軍第一一〇師師長、中國共產黨地下黨員廖運周，和解放軍搭上線，準備「陣前起義」，並把黃維打算突圍的秘密告訴解放軍。因為事先已有協議，解放軍便在其第四縱隊包圍線上，讓開一條通路，在黃維預定之突圍時間早幾個鐘頭，讓廖運周通過，再把缺口封住。黃維和吳紹周誤以為廖師突圍成功，大部隊就跟著行動，被打回來才知道廖運周率部兵變。廖運周率第一一〇師師部和2個整團共5,500人，在宿縣西南羅集投向中國共產黨。
黃維乘合圍尚不嚴密，以4個師兵力為先頭，向東南方全力突圍失敗，軍心不振，只得固守待援。第十二兵團從澮河南北之線，向固鎮方面撤退時，因時間耽誤，解放軍已大量湧至。此時國軍被動挨打，第七兵團被殲，徐州東線暴露；徐州往蚌埠之退路，因中原野戰軍占領宿縣而切斷。第十二兵團被中原野戰軍合圍，有被全殲之危險。
11月28日，杜聿明奉召飛到南京，參加官邸會議，經過共同研商後，杜聿明為保持高度機密，又單獨向最高統帥作報告請示，決定放棄徐州，由杜聿明率領邱清泉、李彌、孫元良三個兵團，從徐州西側，經永城到渦陽、阜陽地區，以淮河作依託，再向敵軍攻擊，以解黃維兵團之圍。同時電令黃維堅守待援，不可輕動。此一方案確定後，杜聿明即刻飛回徐州，部署行動。
徐州剿匪總司令部總司令官劉峙離開徐州，調到蚌埠指揮第六兵團、第八兵團再次北援，由杜聿明於11月30日放棄徐州向西南沿永城、渦陽撤退。杜聿明率徐州主力30萬人南撤。。華東野戰軍發現國軍撤走，即以7個縱隊30萬人攔截追擊。
由於南線李延年、劉汝明兵團在固縣受阻，退回蚌埠，華東野戰軍又從南線另抽調3個縱隊加入北線圍攻杜聿明集團。杜聿明途中接到蔣命令向東南出擊，轉攻東南解救黃維第十二兵團。
12月4日，華東野戰軍將由徐州西逃之杜聿明集團3個兵團（邱清泉第二兵團、李彌第十三兵團、孫元良第十六兵團）包圍於永城東北青龍集、陳官莊地區。
第十六兵團協調錯誤，自行突圍。華東野戰軍將突圍之第十六兵團殲滅。12月6日，孫元良兵團主力被殲。
中原野戰軍對黃維第十二兵團採取大量土工作業，近迫攻堅，對第十二兵團合圍圈不斷縮小至12月初，第十二兵團防區縮小，糧彈不足陷入困境，只能靠有限的空運補給。此外，華東野戰軍又抽調5個縱隊加炮兵縱隊由參謀長陳士榘指揮，加入對第十二兵團的圍攻。第十二兵團副司令胡璉因回家奔喪最初沒有隨軍，第十二兵團被圍後乘飛機進入雙堆集包圍圈。12月6日，中原野戰軍、華東野戰軍對第十二兵團全線發起攻擊。
12月8日，華東野戰軍陳毅、栗裕、譚震林以政治部函招降杜聿明、邱清泉、李彌、孫元良，受到拒絕。
黃維兵團日趨瓦解，已無法再固守下去。當天，蒋中正在日記中寫道：「下午研究黃維兵團突圍計劃。將領氣餒膽怯，只想逃命，不知廉恥，痛斥之。」這時的黃維兵團連突圍的力量也沒有了，蒋中正情急之下準備使用化學武器。在下一天日記中寫道：「本日時刻想望化學炸彈之功效能否濟急，最為繫念。直至黃昏始運到，而猶未能起貨試驗也。此實最後之一法，存亡成敗皆在於此。上帝佑華，其必能使之有效也。」
12月10日日記寫道：「朝課後催詢化學彈運制情形」，「下午督導化學彈使用之準備計劃，親臨空軍指揮部研究」，「手擬黃維函稿，諄諄叮囑使用化學彈應注意各點及鼓勵士氣，固守待援也，晚召集化學彈有關人員再三研究，決定明日再準備一日，以期周到無缺也。十時後就寢，今日幾乎全力用於化學彈使用之準備工作，憂喜與疑信參半也。」國民革命軍第八十五軍第二十三師師長黃子華，率該師師部和所屬殘部及第二一六師一部、第八十五軍部分直屬部隊1萬餘人，在雙堆集投向中國共產黨。
12月11日日記寫道：「晚課後聽取化學司今日試驗化學彈報告，結果良好為慰。」
12月12日解放軍全線發起總攻，蒋中正在當天日記寫道：「上午與叔銘屢通電話，研究化學彈應否使用，有人絕對反對，故不能絕斷。禮拜如常。正午決放棄使用化學彈。」
12月15日，中原野戰軍在華東野戰軍配合下，在宿縣西南雙堆集地區圍殲第十二兵團，俘兵團司令黃維，該兵團（4個軍12個師，除第十八軍第四十九師）未隨兵團行動而得倖免，其餘11個師中10個師被消滅）一個師（第八十五軍第一一〇師）參加中國共產黨陣營。國軍12萬人被消滅，殘部各自突圍。12月15日副司令胡璉與戰一團戰車第二營代營長甘義三之座車，與戰車連副連長周名琴等官兵數人，共乘一車。他們單獨突圍逃出（這部戰車為戰車二營突圍指揮車，僅此車有突圍路線地圖及資料），但坦克被解放軍擊中，亦受重傷。後遇到未被包圍作為後衛的第十八軍騎兵團以及第十八軍第四十九師(第49師11月22日已奉18軍軍長楊伯濤命令，直接經羅集向湖溝前進，與李延年匯合，該師因未隨兵團一起行動遂未遭包圍)，遂把胡璉護送到蚌埠，轉往上海就醫。

第三階段

第三階段，從12月23日至1949年1月10日。
為配合平津會戰，按照中共中央軍委統一部署，解放軍部隊戰場休整20天。解放軍對傅作義集團之分割包圍，避免其迅速決策經海路南逃。由於已消滅國軍34個師，邱清泉第二兵團、李彌第十三兵團之22個師被包圍，解放軍對合圍的杜聿明部暫緩攻擊，向杜聿明發動政戰宣傳與勸降，消耗其心理，為最後圍殲杜聿明部做最後準備，雖然杜聿明拒絕投降，但瓦解了國軍官兵士氣。合圍圈中的國軍糧彈兩缺，雖有空投補給，但遠不夠用。12月17日，毛澤東寫廣播稿，敦促杜聿明等投降。12月19日，被圍的國軍曾謀劃空軍化武掩護下突圍，亦無力執行。12月26日，徐蚌戰場被圍困於陳官莊之杜聿明、邱清泉、李彌部，因連日大雪，飛機停止空投，接濟斷絕。12月28日，杜聿明問顧祝同增援徐州之兵力在哪裡時，顧祝同回答說：「現在到處受到牽制，哪裡也調不出兵力。」
這時，華北國軍傅作義集團，已被分割包圍於北平、天津、塘沽，殲滅杜聿明已不再影響華北戰場之勢態。
1949年1月5日，第十六兵團司令孫元良自宿縣突圍抵漢口，所部殘餘千餘人，至駐馬店地區。1月6日，徐蚌會戰第三階段開始。下午4時起，華東野戰軍（以25個師分）東、北、南3個突擊集團同時對河南永城東北之青龍集、陳官莊地區被圍之杜聿明集團發起總攻（另以11個師加2個獨立旅外圍兜截潰兵俘虜，中原野戰軍作為總預備隊），在2小時內殲李彌第十三兵團萬餘人，攻佔村落據點13個。解放軍在看見招降無效，就發動猛烈總攻，乘國軍疲弱無力，以大膽分割戰術，全面突入，先摧毀外圍據點，續入核心陣地，國軍死裡求生，奮力拚鬥。1月9日，消滅第十三兵團大部，殘部撤往第二兵團防區。國軍南京總部空軍副總司令王叔銘「雖然出動了救援的飛機，但沒來得及轟炸支援」。國軍苦戰到1月10日夜間，終於全線瓦解，結束戰鬥。經4日戰鬥，解放軍全殲第二、十三兩個兵團，俘徐州剿匪總司令部副總司令兼前進指揮部主任杜聿明。徐州剿匪總司令部前進指揮部副主任兼第二兵團司令官邱清泉陣亡。參與此役之高級將領，僅李彌、孫元良、熊笑三、高吉人等倖獲脫險，杜聿明及其以下軍、師長多人均被俘。犧牲之重，堪稱空前。是日，蔣介石日記寫道：「杜聿明、邱清泉二將領雖作戰失敗，但其始終聽命，奮鬥到底，實不愧為革命軍人。」
在戰鬥最激烈階段，蔣曾下令使用毒氣彈掩護杜聿明部突圍，並以甲種彈掩人耳目。
根據戰後中國共產黨解密檔案顯示，徐蚌會戰最後階段，杜聿明給南京電報要求投放20萬隻防毒面具，以放毒率部突圍。但是電報落到李克農領導的中共華東局社會部在國民黨聯勤司令部共產黨間諜人員手裡，共產黨間諜拖延緩辦，杜聿明一直未收到空投防毒面具，對甲種彈導致投鼠忌器，以致全軍覆沒，自己束手被俘。據蔣經國著《危急存亡之秋》稱，國軍存徐州化學炮彈未能先期毀滅，均被解放軍虜獲，轉用以摧毀國軍陣地。
1949年1月11日，蔣見此敗局，當即研討蚌埠部隊南移計劃與日期。。李延年第六、劉汝明第八兵團隨後放棄淮河以南、長江以北地區，撤往江南。徐蚌會戰結束，解放軍占領長江以北大片土地。

原因與影響

本戰役對中國乃至世界局勢都有深遠影響，所以歷史學家杜維運說：「國共會戰其實只有三大戰役，而三大戰役其實只有一大戰役。」因為遼瀋會戰和平津會戰解放軍有地利與人和之優勢。至此，中國共產黨基本上控制長江以北之華東、中原地區。中華民國首都南京及經濟中心上海處於解放軍直接威脅之下。徐蚌會戰中，由於蒋中正之黃埔系損失大半，造成他在政府內的地位動搖，桂系的李宗仁、白崇禧藉此攻擊蔣，蔣遂於1949年被迫引退。蔣之黃埔系中央軍富有作戰經驗，而嚴重損失，後續國軍作戰力低下，地方派系（如桂系）軍閥由於戰略物質人力給養不足，長期被蔣黃埔軍系壓制削弱。解放軍在三大戰役後，實力大幅提高。種種因素之下，國軍備受壓力。
是役中國共產黨的情報工作極其成功。中共地下黨員、國防部中將吳仲禧在徐蚌會戰前，獲得國軍徐州剿總作戰計劃等軍事核心情報，使解放軍較早了解國軍全面計劃，對全面部署徐蚌會戰有重要作用。國防部作戰廳廳長郭汝瑰也將國軍計畫傳送給中共。
徐蚌會戰中解放軍方面有來自山東、河南、安徽、江蘇等地農民543萬支援前線（支前），河南在徐蚌會戰期間有200多萬民工支前，數量上僅次於山東。動員「民工共220餘萬人」；「運集糧食達4億3千多萬斤」。民工除修路運糧之外，還協助部隊挖掘交錯縱橫之包圍濠溝，使被圍中之國軍機械部隊動彈不得，在戰役中作用甚大。其中隨軍常備民工22萬人，二線民工130萬人，後方臨時民工391萬人；擔架20.6萬副，大小車輛88萬輛，扁擔30.5萬副，牲畜76.7萬頭，船隻8539艘；籌集糧食9.6億斤，運送到前線的糧食4.34億斤。
在徐蚌會戰結束後，陳毅元帥總是說：徐蚌會戰的勝利，是鄉親父老用小車推出來的！粟裕將軍也說過：華東戰場特別是徐蚌會戰的勝利，離不開山東人民的小推車和大連（當時蘇軍控制）的炮彈。山東的小推車自不必說，在三年解放戰爭中，山東人民有700多萬人加入到支前行列，將4億多公斤糧食及大量作戰物資運達前方，保證「兵馬未動，糧草先行」，而東北軍工企業在1947-1950年4年時間裡，共生產日式三八、九四、一二四和美式七五山炮彈54萬餘發；藥筒26萬餘個；自配M式野山加引信9.5萬個，改產擲彈引信55.6萬個，修理舊引信16.2萬個；生產美式、日式底火60.9萬個；雷管24萬隻，60迫擊炮1430門；衝鋒鎗1563支；生產彈體鋼3000多噸，各種型號無煙藥450噸。其中，除為遼西會戰提供百餘噸炸藥外，絕大部分通過大連經海路越過國民黨軍隊的封鎖，送到山東半島東端俚島的解放軍軍物資接送站，再由山東支前大軍用成千上萬輛小推車浩浩蕩蕩推往華東前線
解放軍占領徐州後，民工以二十天把隴海、津浦線修好，做好了68座鐵橋、228座涵洞、220餘里鉄路。
杜聿明後來評論徐蚌會戰時稱：「大廈將傾，一木難支」，形容徐蚌會戰大敗非戰爭之罪，並非國軍不能打，而是一個綜合歷史大趨勢之必然結果。
就當時使用兵力及裝備來看，國軍還是居於優勢，如果戰地指揮官企圖旺盛，意志堅強，運用得宜，未嘗不可以取勝。只因國軍作戰計劃不定而且不能貫徹，戰地總司令消極保守，各部隊行動部調不一，才致為解放軍所乘而敗陣。解放軍則戰略戰術配合良好，劉伯承和陳毅協調密切，在戰術行動上依舊使用其慣用戰法，集中絕對優勢兵力，圍點打援，逐一擊破國軍，獲勝一仗。