至14日，我军先后占领了敌四十四军和一○○军的一些阵地，并予二十五军和六十四军以重大杀伤。
  11月15日，我前线指挥部提出：“先打弱敌，后打强敌；攻其首脑，乱其部署。”并决定会攻碾庄。九纵队是会攻碾庄的主攻部队之一，纵队首长决定，二十五师担任主攻，由碾庄正南、西南攻击，得手后直捣黄伯韬司令部。
  随着总攻信号升起，我军的炮弹，如疾风暴雨一般，从碾庄外的各种防御工事，一直轰到村里。
  我军包围碾庄以后，刘峙令李弥、邱清泉兵团，火速解救黄伯韬兵团。
  但在我强大火力的顽强阻击下，李、邱两个兵团，始终不能越雷池一部。17日，我阻击部队为了更有效地打击敌人，同时准备下一步围歼黄维兵团，主动调整了阻击阵地和兵力部署，以便给敌军致命的一击。14日，碾庄外围之敌被歼。18日，敌四十四军一五○师师长赵壁光率部投降。19日，四十四军阵地被我军突破，军长王泽睿与一六二师师长杨自立都在碾庄车站的交通沟里做了俘虏。
  19日，我军再次向碾庄守敌发起攻击。战车滚滚，炮声隆隆，眨眼的工夫，碾庄及其周围，火光闪闪，浓烟弥漫，大地在抖动。
  11月22日，碾庄被攻破，敲响了黄伯韬兵团彻底覆灭的丧钟。至此，
  除了大院上、小院上的敌人还在顽抗之外，其它村庄的敌人，被歼的被歼，投降的投降，很快便上崩瓦解了。
  此日晨，黄伯韬赖以保驾的六十四军，在我军锐不可挡的攻势面前，也开始动摇。我二十六师七十七团五连正准备向困守在小院上的敌一五九师发起攻击之时，忽然发现一个人，手举白旗，摇摇晃晃向五连阵地走来，此人光着脑袋，边走边喊：“请不要打枪，我是来接洽投诚的。”手里的白旗还不停地晃动着。
  来到五连阵地，他向五连连长先敬了个礼，然后又深深地鞠了一躬，自我介绍道：“我叫冯柏成，是一五九师的副营长，奉师长钟世谦、副师长李振忠之命，前来接洽投诚事宜。”说着，把“求降书”双手递给五连连长，又补充了一句：“这是李副师长亲笔所写，望贵军笑纳。”
  五连连长接过来看了一遍，立刻掏出钢笔，在“求降书”上批示道：“准予投降。一、立刻命令该师所属四七五团、四七七团全部放下武器；二、解放军保证放下武器的官兵的安全，私人财物一律不加侵犯。”写完，又把“求降书”还给冯柏成。
  冯柏成接过来看了看，连连说道：“这就好，这就好，只要你们不再打炮，其它方面我们一定照办不误！”接着，又为难他说：“能否劳动贵军官长亲自走一趟，免得师长不相信我。”
  能否到敌人那里去，连长立刻报告了团里。团首长决定：“王连长留下掌握部队，并做好受降和攻击两手准备；由张副连长随冯柏成到敌师部去，进一步说明我军的政策。”
  张副连长随同冯柏成到了一五九师师部，经过进一步交谈，一五九师余部同意投降。
  我炮击停止。一五九师师长钟世谦走出隐蔽部，把武器放在广场上，他的后面，紧跟着敌一五九师的官兵。
  一五九师的投降，把黄伯韬的最后一根支柱也抽掉了。天近黄昏时分，大院上的敌人开始逃跑。
  敌人像决了堤的洪水，呼啦一下子涌出了大院上。我军马上扑了上去，冲锋号声，喊杀声，似海啸雷鸣。我军指战员高喊着：“活捉黄伯韬！”“不要叫黄伯韬跑了！”从四面八方，一齐涌向大院上。大院上四周，人山人海，分不清哪是敌人，哪是我围歼部队。约摸半小时以后，冲锋号声停止了，喊杀声停止了，枪声也停止了，各种颜色的信号弹腾空而起。
  陷入绝望的黄伯韬在其总部被攻破的一刻开枪自杀了。他的遗书上写着：“将帅无才，累死三军。”淮海战役第一阶段胜利结束。
  第一阶段作战，华野和中野紧密配合，协同作战，华野按照预定的作战计划，完成了中间突破，全歼黄伯韬兵团的任务。
  第一阶段，经过17个昼夜的奋战，我军共歼灭国民党正规军18个师（内有3个半师起义）和3 个师的非正规部队，共21个整师，计17.8万余人，约占敌人在淮海战场上总兵力的四分之一。其中俘虏敌军9.66万余人，毙伤敌军5.05万余人，敌军投诚7800余人，起义2.3 万余人。缴获各种火炮、枪支、弹药、战车、汽车、马匹和其它军用物资器材甚多。
  经过第一阶段的战斗，把徐州地区的国民党兵力分割在徐州、蚌埠、双堆集三处，为尔后逐个歼灭敌人，夺取第二阶段及战役全胜奠定了可靠的基础，为歼灭敌军主力于长江以北，创造了极为有利的条件。我军全歼了黄伯
  韬兵团，使国民党徐州“剿总”失去了一臂，战斗力大为下降，士气更加低落，各兵团提起解放军便谈虎色变，军官大都失去信心。国民党统治集团内部惊慌失措，很多官员纷纷搬家南逃，有的逃往香港或国外。
  由于淮海战役规模广大，根据粟裕的提议，中央统一成立“总前委”，由陈毅、邓小平统一指挥整个战役。
  11月2 日，陈毅、邓小平向中央表示：“本作战我们当负责指挥，惟因通信工具太弱，故请军委对粟谭方面多直接指挥。”
  陈毅、邓小平统一指挥中原、华东两个野战军，使原来由中原野战军配合华东野战军作战的格局，逐步演变成两支野战军联军作战，共同执行淮海决战的新格局。这是南线战局的一个十分重要的事态的发展，是中央军委、毛泽东和刘伯承、陈毅、邓小平、粟裕、谭震林在战场总兵力还少于敌军的条件下，敢于进行战略决战的一个重要原因之一。
  在第一阶段作战中，为救援陷入重围的黄伯韬兵团，蒋介石迫于形势，急令黄维兵团由确山和驻马店出发，投入淮海作战。
  中央军委决定，在第二阶段作战中，主要作战以歼灭黄维兵团为主。
  黄维兵团是蒋介石嫡系中的精锐部队，辖十军、十四军、十八军、八十五军和第四快速纵队，共约12万人。该兵团，装备完好，有较强的战斗力。
  其中十八军，是陈诚一手扶植起来的，全为美械装备，各级军官是清一色的军校毕业生，受法西斯教育甚深，号称蒋军“五大主力”之一。该军恃装备好，运输车辆多，机械化程度高，骄横跋扈，不可一世。
  当时战场上的态势是，从徐州到蚌埠，由海州至商丘，蒋军南北对进、东西呼应的4 个兵团，都被我重兵阻滞，唯独这个黄维兵团，在战场得以左右闯荡，似乎无人敢樱其锋，沿正（阳）新（蔡）公路浩浩荡荡北进。其实，黄维兵团已经陷入总前委设计的陷阱之中。总前委首长对黄维兵团可以说是了如指掌，对敌人主官的性格颇为熟悉，知道他们色厉内荏，志大而智少，威加而寡恩。在黄维兵团自觉天马横空，不可一世的时候，我军的大网正向他们盖来。我中野四、九、十一纵队在东平集、邵围子一线由东、北向西、南压缩；六纵和陕南二十旅由南向北压缩；一、二、三纵由西向东压缩，8 个纵队构成巨大的包围圈，加上华野的第七、三和十三纵队协同作战，黄维兵团的十二万人马被困在以双堆集为中心，东西20里，南北15里的包围圈里。
  黄维兵团本是增援部队，反而被围，大为恐慌，向蒋介石呼救求援。
  11月28日，蒋介石令杜聿明兵团和李延年，刘汝明两兵团实施南北对攻，以求解黄维兵团之围。
  敌军为解救黄维兵团，战斗力较强的李延年兵团3 个军于12月2 日开始试探性进攻。3 日起，开始全线进攻。
  我军坚决抗击敌军前进，虽然敌众我寡，但由于我军拼死阻击，一周之内，敌军进展缓慢，伤亡惨重。
  黄维兵团究竟是蒋军中具有较强战斗力的部队，被我军四面包围后，很快调整了部署，稳住了阵脚。包围圈里的敌人，一面利用其空中优势和强大的炮火对我军实施袭扰，一面不断强化防御工事，构筑大量的土木工事和永备工事，在短短的时间内形成了比较强固的防御体系。
  11月26日起，我军进一步压缩对黄维兵团的包围圈，把敌人压缩到了在以宿县西南的双堆集为中心的横宽不足15华里的狭小地区以内。
  27日，敌人集中4 个主力师，在飞机、坦克和大炮的掩护下，倾全力企图从双堆集东南方向突围。敌人可以抽出的机动兵力全都用上了。我军坚决痛击，粉碎了他们的突围计划。
  敌人突围不成，再次调整部署、进一步加强工事，准备死守待援。
  12月6 日下午4 时30分，我军东、南、西3 个集团，同时向被围之敌发起总攻。我军依靠紧密的侦察，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甚小的包围圈里。 12 月12日，刘伯承、陈毅两司令员发出了《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，极大地瓦解了敌人军心。