1948年12月15日，黃維兵團被解放軍全殲後，陷入重圍的杜聿明集團還剩下第二兵團第五、第十二、第七十、第七十一軍和第七十四軍，第十三兵團還有第八、第九、第一一五軍，總共8個軍，被解放軍團團包圍在以陳官莊為中心的南北寬5公里，東西長10公里的狹小地區，孤立無援，全軍覆沒已成定局。
1948年11月30日，粟裕為防止杜聿明集團南逃，給華野各部下達了調整部署的命令：
1.江淮部隊與先遣縱隊仍跨浦蚌線兩側地區輾轉破擊該段鐵道，阻滯敵之交通運輸，配合十三縱正面阻擊作戰。
2.十三縱擔任阻擊蚌埠之敵北犯或西援黃維之任務，應在新橋站至曹老集鐵道兩側及澥河以南河集、火星廟、張店子之間地區，選擇要點，構築阻擊陣地，部署阻擊兵力，並以小部隊迫近曹老集東西地區，確實監視敵之行動，堅決殲阻沿鐵路北犯或沿澥河以南西援之敵。
3.六縱在十三縱接防前，仍應以十七、十八師控制小盧溝、大吉溝村、高家湖地區，並先行接替蘇北十一縱陶庄防務，以佯攻手段迷惑監視曹老集之敵，待十三縱接防後，再移至澥河以北固鎮、連城、姚集地區集結，休整待機。
4.韋國清、吉洛率十一縱即於今晚開始經河集、瓦町集、湖溝集北移，以3日行程，於12月3日拂曉前進至宿縣東北之灰古集、塔橋集、順河集、二鋪地區（二縱），及大店集東北之仁義集、王集地區（蘇北十一縱），集結待機。
5.十縱亦於今晚開始經固鎮、盧庄集、楊町集北移，以4日行程，於12月4日拂曉前進至漁溝集、朝陽集、湖集、路毛徐地區，集結待機。
6.本部今晚移嵩溝集附近指揮。
7.各部在交接防務時，應特別注意採取小部隊佯攻，以迷惑敵人，免為敵利用空隙重占我之陣地。各縱轉移行動，一律於夜間隱蔽行之，免暴露企圖。（《粟裕軍事文集》第432頁）
儘管粟裕對杜聿明的撤逃有所準備，但杜聿明集團於11月30日晚上便開始撤退，卻是粟裕始料未及的。
12月1日拂曉前，華野前沿部隊及抵近徐州偵察的分隊同時報告，邱清泉兵團主力已向徐州西南行動。白天，華野偵察部隊接連報告，杜聿明集團正在破壞徐州的工廠、倉庫，焚燒戰略物資，中午有600輛汽車由徐州西開碭山方向。華野我軍電台也監聽到了敵軍向阜陽開進的消息，粟裕判斷杜聿明集團已放棄徐州，向徐州西南逃竄，於是立即下令組織追擊。
粟裕明確認識到，華野我軍主力位於徐南和東南方向，距杜聿明集團撤離的徐州西南方向已晚敵1天行程，必須想方設法阻擊和遲滯敵人。於是，12月1日中午，他電令豫皖蘇軍區組織地方部隊，立即在碭山、夏邑、商丘、柘城、蘭封線布置阻擊，並控制渦河、沙河船隻、渡口，利用一切可以利用的障礙，阻延杜聿明集團向西南逃竄，以待主力到達為止。命令還要求豫皖蘇軍區地方部隊除堅決阻擊遲滯敵軍外，應隨時將敵軍到達位置急電報告野戰軍司令部，以便組織主力會殲。同時要求華野追擊部隊採取尾追、平行追和迂迴攔截等戰法，晝夜兼程，追堵杜聿明集團。
12月1日下午4時許，粟裕等電報中央軍委和劉伯承、陳毅和鄧小平，報告了杜聿明集團的撤退情況及採取的戰法和追堵杜聿明集團的部署。電報說：「現九、八、三、四、一、廣、魯中南、蘇北十二、渤縱等部已向永城、肖縣、夏邑及徐州、肖縣間急進襲擊。以渤縱由大許家進佔徐州；十縱經宿縣西進永城；另著蘇北二縱、十一縱即由固鎮、湖溝集沿渦河北岸西進，隨占渦陽；十三縱尾後跟進，部署第二線截擊。已令中原豫皖蘇軍區控制商碭隴海線，永城、亳縣、太和及沿沙河周家口、界首各渡口布防截擊。中野已令鄭州城防部隊乘車東開，控制商丘。六縱控制曹老集地區，警戒蚌埠之敵。」（《粟裕軍事文集》第433頁）
12月2日，粟裕電令華野一縱、四縱、十二縱、特縱，同時告三縱、八縱、九縱、魯縱等部，並報中央軍委、劉伯承、陳毅和鄧小平。命令說：
（一）我九縱已攻入祖老樓西南地區與敵打響，並已令其繼續向西北薛家湖方向截擊；八縱向永城截擊；三縱向瓦子口以西截擊。今晚十縱可到百善集，二縱可到臨渙集以西地區。
（二）你們當前情況如何？十二縱務必沿徐州敵向西的退路跟蹤猛追，並防敵在無法西竄時再向徐州回竄；一、四縱應集全力由敵左側後以勇猛動作，不怕傷亡，攻入敵縱深向敵截擊，務將敵行軍隊形截成數段，而各個殲滅之，其動作越猛越好，不僅使敵無法站穩陣勢，而且使敵無法整頓隊形，則該敵易為我解決。一、四、十二各縱，仍歸陶勇、郭化若指揮，如魯中南縱隊在其附近，亦歸陶郭指揮，但陶郭仍歸譚王指揮。望陶郭根據當前情況，機斷處理。如特縱之坦克20輛到達徐州後，亦撥歸陶郭指揮，參加追擊。
（三）三、八、九縱應盡最大努力，以強行軍速度，繞到敵之先頭，以截住敵人向西逃竄，並於截住敵人後，即迅速沒法分割敵人，如將敵行軍隊形截成若干段，這是最便於殲滅敵人的辦法。而乘敵於夜間行軍中，以勇猛動作截住，又是最易達成截斷敵人的辦法。望各縱注意採用此手段，但八、九縱則不應喪失繞至敵人先頭的機會，務必盡辦趕至敵人先頭，而截住其去路。為便於行動迅速，各縱重武器及機關輜重行李等，可留少數部隊掩護跟進（但亦不能掉隊）為要！（《粟裕軍事文集》第433-434頁）
粟裕的命令所採取的戰法是追擊、截擊、堵擊，既明確了指揮關係，又強調了行動要求。關於指揮關係，分成三個層次，粟裕指揮華野全軍；譚震林、王建安統一指揮華野分割截擊、追擊、堵擊杜聿明集團的部隊；陶勇、郭化若統一指揮華野分割截擊杜聿明集團的部隊。
關於行動要求，跟蹤追擊部隊既要猛追，又要防止敵軍回竄；左側截擊部隊動作越猛越好，置敵軍於亂戰陣勢，將敵軍分割成數段；堵擊部隊要千方百計趕至敵軍前頭，截住敵軍去路；指揮員要根據戰場實際，機斷處理。從下列所引國民黨將領的回憶資料來看，粟裕指揮下的華野我軍勇猛穿插，達到了設想的目的。
敵邱清泉兵團第五軍四十五師是被我軍最先追上的。
據四十五師師長郭吉謙回憶：12月2日凌晨二三點鐘，「第一三五團的前衛營在襄山廟南邊受到解放軍阻擊。這時，解放軍愈來愈多，於是第四十五師即投入戰鬥，第二兵團的部隊的『剿總』指揮機關借第四十五師的戰鬥掩護，紛紛往西逃竄。」
12日上午，邱清泉指示，第四十五師改為後衛，待最後一批載重汽車和掩護汽車的第三十二師高毓民團通過後即行西轍。
下午，原和第四十五師對戰的解放軍往西去了。邱清泉指示，第四十五師和騎兵旅一起往西撤。「但該旅不等命令下達就撤退了。該師正在撤退時，不料追擊騎兵旅的解放軍已衝到眼前。我令各團立即重新佔領陣地。第一三三團第一營在佔領陣地中，一槍未發就被解放軍殲滅了；第一三五團的重機槍還沒來得及架起也被解放軍奪去了；第一三四團正由襄山廟南向北調動途中，我只好讓第四十五師從撤退中停下來，慌忙應戰。」
晚上，戰鬥打得非常激烈。與一三五團對戰的是華野三縱九師，與一三四團對戰的是華野一縱，與一三三團對戰的是華野九縱。3日晨，華野我軍轉移（實際上我軍是為了趕至敵軍前頭）。
敵邱清泉兵團參謀長李漢萍也回憶了第四十五師被我軍追殲的情況：「大約在（下午）3時左右，突然接到側衛部隊第五軍第四十五師郭吉謙在襄山廟發出無線電緊急報告，說被解放軍第九縱隊三面包圍，發生激戰。邱清泉深恐郭吉謙被殲，當即電話命令第七十軍第一三九師派出1個團前往增援。入夜後，解放軍壓迫更緊，激戰通宵，郭師據守之陣地逐漸縮小，形勢危殆。3日上午，邱清泉又命第七十二軍余錦源派出1個師前往增援，攻擊解放軍的側背，掩護郭吉謙從襄山廟突圍。」
杜聿明回憶說：「3日晚，各部隊按照蔣介石改變了的命令到達位置後，至12時前後發現解放軍追擊部隊右翼已到達薛家湖，左翼已到大回村附近，形成包圍態勢。」「是晚全線皆有戰鬥，部分解放軍與國民黨軍混淆不清。如由肖永公路撤退之第二兵團一個後衛營，遇到解放軍的一個大部隊時，這個營長即冒充解放軍而免於被殲。另有少數解放軍深入國民黨軍內部到處打槍，弄得國民黨軍草木皆兵，敵我不分，各據一村，徹夜混戰。這一軍說『當面之敵攻擊甚烈』，那一軍說『共軍已竄到我陣地後方，正在驅逐中』。甚至指揮部及第二兵團所駐的孟集內外亦發生混戰，戰鬥一直打到我住的房屋門口，直到4日拂曉前後始漸形沉寂。檢查結果，只發現幾具似農民非農民的屍首及幾個被打死的國民黨軍，此外並無虜獲解放軍的任何證據，這一晚混戰究