然而，我军却在敌重兵紧紧跟踪和严密监视的情况下，创造了歼敌的条件，捕捉到有利的战机，乘敌把注意力集中在鲁西南时，突然对开封守敌发起了攻击。
  6 月17日晚，我三纵、八纵在陈士柒和唐亮的指挥下，向开封守敌发起攻击，三纵一部配合八纵，首先肃清了南关车站的农林试验场、东闸口、16营房范围以东及曹门关的敌人、准备由东面、北面实施攻城；八纵另一部首先肃清了南关车站之飞机场、17营房、7 营房以西区域及西门外之敌，准备由南面、西面实施攻城。总攻前，大部守敌被肃清。
  18日夜晚11时，总攻开始。
  夜幕笼罩下的古老的开封城，突然弹雨横飞，炮火轰鸣。我军用强大的炮火，支援突袭的攻城部队，仅用五六分钟的时间，我攻城部队就抢占了小南门城楼。
  小南门丢失以后，敌人疯狂进行反扑，用密集的炮火封锁了小南门我后续部队的前进道路，使我入城的5 个排和后续大部队分割开来，情况十分危急。
  陈士榘、唐亮命令部队，要不惜一切代价打退敌人的反扑。让后续部队跟上去，以解救城中腹背受敌的部队。
  同时，陈、唐又命令部队加紧对宋门的攻击。宋门工事坚固，易守难攻，我攻城部队久攻不下。
  宋门距宋门关约有七八十米的开阔地，再向外是一条壕沟（无水），深5 米，宽约20米，宋门的右侧约20米外，有一个三角地堡，低矮坚固，可容纳一个排的兵力，堡外挖有壕沟（无水）和铁丝网等附防设备；城门是用麻袋装土堵塞的；城门楼顶部筑有一个较大的89碉堡，周围有四五个小堡，与大堡互相沟通，是坚守城门的制高点，宋门两侧约100 米至200 米的城墙上皆筑有明、暗堡，组成交叉火力网，严密控制着宋门。
  根据上级统一战斗部署，6 月19日晨1 时左右，我各种炮火向宋门猛烈
  轰击，顿时宋门前沿烟雾弥漫，成了一片火海。在烟雾的掩护下，我部队的爆破突击队对宋门实施爆破。经过我爆破突击队的反复冲锋爆破，终于炸开了宋门，攻城部队开始向城内突击。
  当宋门被我突破后，城内守敌在装甲车和炮火的掩护下，对我进行反击。
  陈、唐令部队要不惜一切代价坚守住城门突破口，以保证后续攻城部队进城。
  我八纵乘三纵突破宋问敌火力转向宋门之际，组织力量迅速扫清小南门外侧敌地堡群，再度控制突破口，主力部队随即打入城内与城楼坚守部队会合，随后又相继突破大南门和西门。这样，三纵、八纵主力部队全部突进城内。纵队指挥部也进城亲临指挥，各部队多路向敌人纵深穿插进行激烈巷战。
  到6 月21日，开封守敌被全歼。
  此役，共消灭敌人3 万余人，开封守备司令、整编第六十六师师长李仲辛被击毙，参谋长游凌云被活捉，缴获了大量粮款弹药。美联社6 月26日上海电称：“共军在开封所获物资、武器与军火，使其能把华中作战支持到夏季结束。”尽管这有些夸大，但华野确实缴获了6000多支库存步枪，3000多桶汽油，32门大炮，以及其他大批军用物资。为了能将这些战利品运走，陈士榘、唐亮请示华野首长专门向军委、中原局、华东局报告，命令四纵、特纵在兰封以西构筑阻击阵地，以求多控制一天，组织大批民工抢运战利品。
  我军攻克开封，如同在敌人营垒里爆炸了一颗重磅炸弹，南京政府大为恐慌，蒋介石恼羞成怒。河南的监委、主委们又哭又闹，乱哄哄的不可收拾。
  素与蒋介石有隙的国防部长何应钦，幸灾乐祸，称此次失败与国防部无关，开封整个战役都系蒋介石亲自指挥。
  蒋介石是不会甘心失败的。开封之战结束不久，蒋介石又筹划了一个大会战计划，即把6 个兵团25万的兵力汇集河南杞县、睢县地区，力求聚歼粟裕主力。其具体部署是：邱清泉兵团5 个师由开封向杞县攻击，区寿年兵团2 个师由民权向睢县出击，黄伯韬兵团3 个师从商邱向睢县攻击，吴绍周兵团、杨干才兵团以及胡琏兵团从驻马店向杞县、睢县攻击。
  中原风云突变。而此时，华野已连续行军作战一个多月，第三和第八纵队在开封战役及在此之前的宛东战役中，已伤亡近万人。其他各纵队虽然伤亡不大，但也相当疲劳。尤其是粟裕本人，因长时间紧张工作、指挥战役而病倒了，高烧不退。一天骑马行进中，因发烧昏迷，从马背上摔了下来，十分危险。于是，粟裕不再骑马，叫参谋找来一辆马车，他坐在马车上奔赴战场，进行指挥其后的恶战。
  从驻马店增援的胡琏兵团在行进中被刘伯承、邓小平、陈毅阻于漯河、周口之间。粟裕当时见黄伯韬兵团离战场尚远，区寿年兵团又最弱，决心吃掉区寿年，但区与邱清泉距离太近，不便割歼。为了将邱、区两兵团隔开，以创造歼灭区兵团的战机，粟裕便命一部诱使邱清泉向西南追击。这样一来，粟裕即巧妙地利用了邱清泉急于西进开封捞取资本的心理，又造成了区寿年的判断错误和行动上的犹豫。果然，敌两个兵团，一个向西南疾进，一个却在原地踌躇不前，一天之内即拉开了40公里的距离。
  战机来了。粟裕命我军迅速楔入敌两个兵团之间，也来不及查明区寿年兵团的具体部署，即向区寿年兵团发起攻击。
  至6 月29日晨，华野部队己将区兵团部和整编第七十五师、新二十一旅包围于龙王店及附近地区，并完成了对敌七十五师各旅团的分割。同时，将
  敌整编七十二师包围于铁佛寺周围地区。我阻援兵团控制了被包围之敌以西20公里之杞具至王店集一线，隔绝了邱、区两兵团。 29 日晚，华野突击集团以一部兵力继续包围敌整编七十二师，以主力对区兵团部和整编第七十五师、第二十一旅发起攻击，经两昼夜的激战，至7 月1 日中午，将敌整编七十五师的第六旅及新二十一旅全部歼灭。
  7 月1 日下午，西边的邱兵团在我节节阻击下，进至距区兵团约10公里的官庄、张阁一线。东线黄伯韬兵团，由东向西增援区兵团，已抵达被包围的敌整编七十二师以东约10公里的帝丘店地区。东、西敌两个兵团一齐压来，形势异常紧张，是坚持还是改变原定战役的计划，必须当机立断，刻不容缓。
  粟裕表现出巨大的决心和气魄，他一边加速攻歼区寿年兵团，一边又以4 个纵队东移，准备围歼黄伯韬兵团。
  区寿年兵团被围，蒋介石极为惊慌。6 月30日，蒋介石偕空军总司令周至柔乘飞机到杞县上空督战，以杀头相威胁逼迫邱清泉迅速攻击前进，与区兵团会合。邱清泉即倾其全力，在飞机、坦克和大炮的支援下，对我阻击部队疯狂进攻。但我东西两线的阻援部队顶住了敌人的进攻，始终未使敌人的阴谋得逞。
  7 月1 日下午4 时，粟裕在他的马车上下达了总攻区寿年兵团部的命令。
  当日黄昏，残敌肃清，区寿年被俘，其参谋长林曦祥及七十五师师长沈登年也被活捉。
  区寿年兵团被歼，已经达到预期的作战目的，按理说应该及时撤出战斗。
  并且因为我军经连续作战，伤亡较大。加之战区久旱无雨，井河干涸，炎热夏季里，烈日暴晒，部队饮水奇缺，吃不下饭，体力渐弱。但是，当华野刚解决区寿年兵团之时，东面的黄伯韬兵团进展很快，已抵达帝丘店附近，对我军从东部撤出战场威胁很大。粟裕认为，若不对该敌以有力的打击，我军携带大批伤员，将难以顺利撤出战斗；即便撤出，各路敌人也会很快对我实行尾追，使我陷入被动，粟裕决心给黄伯韬一点颜色看看，打瘫他，打怕他，然后迅速撤离。
  7 月2 日晚，粟裕下达围攻黄伯韬的命令。到4 日拂晓，歼敌两个团。5 日，黄伯韬坦克反扑，被我军击退；黄昏后，我再度攻击，至6 日晨，又歼敌一个多团。黄伯韬乓团一共有两个旅，一个快速纵队，一个高警总队，忽然间被歼灭一个多旅，十分恐慌，害怕像区寿年的下场，于是急令部队收缩于以帝丘为中心的狭小地带，连夜清理焚烧文件、地图，以备不测。但7 日一旱醒来，发现我军全部参战部队早已撤得无影无踪。气得敌众将官瞠目结舌，半天说不出一句话来。豫东战役胜利结束。
  7 月11日，党中央给华东和中原全体指战员发来贺电：“庆祝你们继开封胜利之后，在豫东歼灭蒋军区寿年、黄伯韬等部队，5 万人的伟大胜利。”
  “这一辉煌胜利，正给蒋介石‘肃清中原’的呓语以迎头痛击；同时，也便于我军更有利进入了中国人民解放战争的第三年度。当此盛暑，特向同志们致慰问之意。”
  豫东之战，是我军在外线战场上进行的一次大规模的攻城打援之战。在这次战役中，我军大大发展了攻防作战能力，歼敌数量由过去一次战役歼灭一个整编师增加到两个整编师以上的集团，对被围的敌集团已可形成火力攻势，协同作战的范围和规模，持续作战的时间和能力，战斗剧烈的程度，都
  超过华野以往进行的各次战役，充分体现出强大野战兵团的威力。豫东战役又是一场硬仗、恶攻，这次战役的胜利来之不易。
  豫东战役的胜利，改变了中原和华东战场的战略态势。