此時，華東野戰軍第1、第6、第9縱隊和魯中縱隊及中原野戰軍第11縱隊從新安鎮以西地區沿著隴海路南側一路急追而來。
兵分兩路，一截一追。
在追擊過程中，奉命「粘」住新安鎮之敵的部隊一下子撲了個空。在馬頭鎮的華東野戰軍司令部里頓時人人緊張，大家的心一下子提了起來。
華東野戰軍司令部火速拔營。
粟裕下令追擊：「敵人跑到哪裡，我們就追到哪裡，就把他們消滅在哪裡！」剎那間，汽車轟鳴，人喊馬嘶。
11月8日，華東野戰軍第9縱隊指揮部。部隊已經完成了攻擊準備。各級指揮員都在指揮所里等待命令。直到晌午，還不見野司的電報。縱隊指揮所里不斷接到各師的電話，有的問了作戰科，又把電話要到縱隊司令員聶鳳智那裡，不斷催問：「到底情況有什麼變化？還打不打？」此時聶鳳智也是心急如焚，不停地在室內走來走去。他強迫自己鎮定下來，告訴他們：「不用著急，可能情況有些變化，還怕投有仗打嗎？要繼續做好準備，聽命行動。」雖然要求下面不要著急，但他自己心裡也沒有底。根據上級通報和偵察處得知，原駐海州的敵44軍，確已撤離海州，向新安鎮方向來了，連日來隴海鐵路各車站警戒森嚴，軍運繁忙，情況異常。聶鳳智胡思亂想著，敵人究竟在搞什麼名堂？是收縮兵力加強正面的防禦，還是向徐州撤退？原定戰役第一階段消滅了黃百韜兵團之後，下一步是打海州或下兩淮，如今海州敵人跑了，看來向東打的可能性不大了，要打就是向西發展……
一陣急促的馬蹄聲由遠而近，打破了指揮所的短暫沉寂，騎兵通訊員急匆匆地走進了指揮所。原來是偵察營慕思榮營長派人送信報告：敵44軍已通過新安鎮，25軍已撤離阿湖地區，64軍也已撤離高流，均往西去。我3名偵察員化裝成國民黨軍官兵混入敵內部偵察，因拿的是在濟南繳獲的敵軍空白介紹信，被敵64軍一個師長看出破綻，在新安鎮東被殺害。新安鎮上很亂，63軍也有逃跑的跡象……
看來，敵人已察覺我進攻企圖，往西逃跑了。如果不及時抓住敵人，戰役第一步計畫就有流產的危險！這樣大的變化，華東野戰軍司令部和軍委不可能一點不了解，要不，為什麼不按時下達發起攻擊的命令呢！怎麼辦？想到這裡，聶鳳智一方面立即將情況報告華東野戰軍司令部並命偵察營儘快向西查明敵人行蹤，一方面命令已經展開的25、26師派出小分隊向前推進，與新安鎮之敵保持接觸。命預備隊27師待命出發，作好渡沭河向西追擊的準備。
聶鳳智時年34歲，正當英年，極富創造精神，主動而又自信。他剛剛做出安排，對下屬部隊打了招呼，華東野戰軍司令部的追擊命令就到了。上級完全掌握敵情的變化。敵黃百韜兵團已大部撤過運河，兵團部已從新安鎮轉移到碾庄。華東野戰軍司令部重申軍委指示，必須繼續實施戰役第一步殲滅黃百韜兵團的計畫，命原擔任攻擊任務的各縱隊立即按區分的路線向西猛追，務必不讓敵人跑掉。
縱隊立即下達追擊命令。由於一線師已基本展開，收攏需要時間，而27師已做好行動準備，即著該師為前衛，按27師、26師、軍直、25師的序列向南穿越隴海鐵路，折向西，過沭河，向西猛追。
我先頭部隊進入新安鎮時，新安鎮的群眾知道解放軍來了，紛紛走出家門，為戰士們送來熱水。他們邊向戰士們訴說黃百韜兵團的罪行，邊嘆息說：「你們早來一步就好了。老廣(指63軍)走了不到兩個鐘頭。」由於部隊行動迅速，不怕疲勞，入夜後在沂河東岸追殲消滅了敵63軍後衛警戒分隊。同時查明堰頭鎮有敵兩個團，我27師立即分數路渡過沂河，迂迴包圍了堰頭鎮。
黃百韜驅動大軍竭力往西逃竄。
黃百韜兵團第25軍因為掩護第44軍西撤，一直到11月8日才開始通過運河鐵橋，鐵橋頓時被拖帶的非戰鬥人員、大車、小轎、箱籠和行李堵得水泄不通，遲遲不得通過。軍官們揮舞著手槍在叱罵，以致不同建制的部隊之間為搶先過橋而互相用輕武器對射。
黃百韜驅車趕往運河邊。
黃百韜坐在車裡，一路上看到他的隊伍在後撤時，如同迷了路的羊群，對他這個兵團司令視若無睹。
黃百韜驅車趕到以後，一陣煩躁湧上心頭，他命令部隊把堵塞在大橋上的汽車、坦克統統推入運河，不顧一切地趕往碾庄圩。他要求部隊一夜時間要全部渡過運河。
經過近兩天一夜的搶渡，在扔掉了近百輛汽車以後，黃百韜兵團總算過了河，他的前衛部隊也已經進至碾庄圩，黃百韜這才驚魂稍定。
黃百韜兵團可謂出師不利。
黃百韜怎麼也不會想到，還有更為不利的事已經在前面發生了。
在他遭我華東野戰軍炮擊的當天，國民黨第三綏靖區何基灃、張克俠兩將軍率領59軍軍部及兩個師、77軍的一個半師，共2 3萬多人突然宣布在戰場起義。這一舉動，為華東野戰軍迅速切斷黃百韜兵團的退路創造了條件，使華東野戰軍南、北兩面的主力像兩把鋒利的尖刀，向正在西撤的黃百韜兵團攔腰插進去。劉峙集團失去了運河屏障，使國民黨軍和徐州「剿總」在軍事和政治上受到了一記重擊。
第三綏靖區部隊的戰場起義，開放了台兒庄一帶運河上的通路，解放軍山東兵團從這裡迅速南下。
為了搶時間，我方3個縱隊向正面守敵繼續進行攻擊。到11月8日，萬年閘大橋、韓庄運河鐵橋、台兒庄浮橋這些重要通道已全在我軍的控制之下，第10縱隊、第13縱隊主力迅即南下，7縱所部矛頭已直指賈旺馮治安部前線指揮所。
黃百韜頓時被這一消息驚呆了。
為了搶渡運河，他已經付出了很大的代價，華東野戰軍的部隊行軍也太神速了，後面的追兵總是難以擺脫，黃百韜心裡有著種種說不出的滋味。但他總擔心還是有可能貽誤戰機，進而影響全局性的戰鬥，因此一點都不敢大意。
黃百韜的擔心不無道理。
我中央軍委鑒於徐州之敵有總退卻的徵候，發出了「我軍愈堅決，愈大膽，就愈能勝利」的指示。粟裕心明眼亮，他堅決果斷地向華東野戰軍各部發出動員令，要求全軍不怕疲勞，不怕困難，不怕傷亡，不怕打亂建制，不為河流所阻，敵人跑到哪裡，堅決追到哪裡，全殲黃百韜兵團，活捉黃百韜。
剎那間，華東野戰軍的幾個縱隊從濟南、濟寧、金鄉、臨沂等地分頭南下。大半個山東，人在飛奔，車在急駛，一支支鐵流滾滾向南。部隊經過秋糧豐收後的老區，村村都是載歌載舞歡送親人出征的人群，和部隊並列前進的是放眼望不到盡頭的支前民工，到處是「支援前線，打倒老蔣」的大幅標語和歡呼的聲音。
黃百韜這時已知道了我華東野戰軍正兵分三路向他追來，因此，他半點都不敢懈怠，拚命似的催促大軍撤逃。由於雙方都盡了全力，所以場面顯得極為壯觀。
此時，在郯城以西地區，我第8縱隊官兵正過水深齊腰、寒冷刺骨的沂河、白馬河，全力向作戰地區開進。
在急行軍途中，8縱隊接到了華東野戰軍司令部「火速殲滅運河車站守敵、搶佔運河橋」的命令。8縱隊經過研究，把任務給了23師。23師中數69團離運河車站最近，但還有40多公里的行程。時間緊、路程遠，部隊疲勞，任務艱巨，但形勢對我卻極為有利。23師立即下令69團為先遣團，排除沿途敵人干擾，爭取儘快拿下運河橋。這時，正在開進中的部隊，已有20多小時沒有埋鍋造飯了，但戰士們表示，就是餓著肚子行軍，也要堅決完成先遣團的任務，首先打好第一仗。
在部隊的急行軍中，除了宣傳員的鼓動聲，就是颼颼的腳步聲。
這時，從一個被俘虜的敵副營長口裡得知，黃百韜兵團所屬的五個軍及兵團部，除63軍在窯灣企圖西渡外，其他都已撤過運河橋，只留下44師兩個團在橋東作掩護，阻擊前來渡河的我軍。
當晚，8縱隊先頭部隊69團1營追到了運河車站。我軍戰士猶如神兵天降，當2印多名敵人正在營房裡大吃二喝的時候，就被解除了武裝。隨之，我後續部隊趕了上來，一起消滅了橋東守敵。橋西的敵人見橋東守敵被殲，便在橋面澆上汽油，點燃起大火，企圖阻斷我軍西進的道路。這時橋西敵屍狼藉，逃敵遺棄的車輛、行李在燃燒，伏在橋畔的傷兵在哀嚎。69團全殲守敵，搶佔了已被炸得滿目瘡痍的運河鐵橋，並很快撲滅大火，清理好橋面，鋪好橋板，使大部隊順利過橋。為我軍西進、迅速合圍黃百韜兵團贏得了寶貴的時間。
此前，得知黃百韜兵團要撤的消息，第4縱隊首長立即電令各部：敵軍匆忙西撤，正好趁此殲敵。在渡河當中，河深水冷，急流當胸，冰寒刺骨，但戰士們卻渾然不覺，頂著不斷來轟炸、掃射的敵機，突破敵掩護部隊的阻攔，勇猛前進。他們頭腦中只有一個念頭，「全殲7兵團，