11月8日，我華野9縱各部完成了對黃百韜兵團的攻擊準備。各級指揮員都在指揮所里等待命令。直到中午，還不見野司的電報。縱隊指揮所里不斷接到各師的詢問電話，聶鳳智雖然要求下面不用著急，但自己心裡也是七上八下。根據上級通報和9縱偵察得知，原駐海州的敵44軍，確已撤離海州，向新安鎮方向開來，連日來隴海鐵路各車站警戒森嚴，軍運繁忙，情況異常。聶風智尋思著，敵人是在搞什麼名堂？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黃兵團之後，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，也打斷了聶司令員的思路。騎兵通訊員急匆匆走進了指揮所，是偵察營幕思榮營長派人送來報告：敵44軍已通過新安鎮，25軍已撤離阿湖，64軍已撤離高流，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，戰役第一步計畫有流產的危險！這樣大的變化，華野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？聶鳳智一面將情況報告華野，命偵察營儘快向西查明敵人行蹤。一面命已經展開的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。
縱隊剛給部隊打招呼，華野的追擊命令到了。上級完全掌握敵情的變化。敵黃兵團已大部撤過運河，兵團部已從新安鎮轉移到碾庄。華野重申軍委指示，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1線師已基本展開，收攏需要時間，而27師已作好行動準備，即著該師為前衛，按27師、26師、縱直、25師的序列向南越隴海鐵路，折向西過沭河，向西猛追。
我先頭部隊進入新安鎮時，群眾反映：「老廣(指63軍)走了不到兩個鐘頭。」得知這一消息，部隊追擊得更快了，終於在入夜後於沂河東岸追殲了敵63軍後衛警戒分隊。查明堰頭鎮有敵2個團，我27師立即分數路渡過沂河，迂迴包圍了堰頭鎮。
淮海戰役中流傳著一個「十人橋」的故事，就發生在堰頭鎮戰鬥中。我27師79團1營尖兵2連為了儘快渡過沂河，圍殲堰頭鎮之敵，命該連3班火速架設浮橋。3班臨時找了一些木板和兩架梯子，扎在一起橫在河面上，因橋樁很不穩固，人通過時容易翻轉落水。就在這時，敵人的火力封鎖了渡口，為了不延誤時間，在副排長范學福和班長馬選雲帶領下，全班一齊跳入冰冷刺骨的河水中，10人分為5對，人當橋樁扛起浮橋，保障全營順利通過，完成了戰鬥任務。這一先進事迹在部隊中廣為宣揚，鼓勵部隊團結協力，克眼困難，完成作戰任務。其政治意義，大大超過這一行動的軍事價值。
堰頭鎮戰鬥於午夜打響，激戰至9日拂曉，殲敵63軍152師454團和456團1個營以及軍部直屬分隊等2000餘人，敵軍長陳章在混戰中狼狽逃到窯灣。
在我27師包圍堰頭鎮的同時，我25師和26師通過沂河。聶風智立即命令26師留下1個團協助27師圍殲堰頭鎮之敵，主力繼續向窯灣追擊，並於9日拂曉包圍了窯灣敵63軍主力。縱隊一面部署攻擊，一面報告野司。
這時，1縱追擊部隊已經趕到，根據上級指示，窯灣之敵由1縱負責解決，要求9縱迅速渡過運河，繼續向古城鎮、碾庄圩方向追擊。9縱即改由25師為前衛，籌措船隻，尋選渡河點，搶渡運河。26師、縱直、27師隨後跟進。在部隊，沒有裝備渡河器材的條件下，克服水障是個難題。因沿河找不到船隻，部隊折向南抵達皂河鎮，延至10日拂曉，25師才利用少量木船和就便器材渡過運河，至11日上午全縱隊包括火炮、後勤車輛物資才渡河完畢。
為了抓著敵人，渡河耽擱的時間必須搶回來！部隊過河後即晝夜兼程追擊，不顧敵機的襲擾，1天行程65公里，於11日下午，趕到碾庄圩以南的高橋，會同友鄰縱隊，完成了對黃百韜兵團的包圍。聶風智司令員帶的1個輕便指揮所隨前衛師前進，於11日下午設在古城，督促後續部隊加速前進，進入指定地區，作好進攻準備。
在我華野各縱隊窮追猛打之下，黃百韜兵團損失慘重。其63軍還未過運河就在窯灣和堰頭鎮被殲。100軍在向西突圍中，其44師已經被殲，只剩下軍部和63師了。敵轉入防禦後的部署是：兵團部在碾庄圩，以東為64軍，碾庄圩及其以北為25軍，其西面為100軍。南面與我9縱接觸的為敵44軍，下轄2個師，碾庄火車站以東為162師，以西為150師；敵人利用原李彌部在該地區的既設陣地，主要依託村落、溝渠和鐵路組織防禦，前沿在古運河北岸東西一線；其主要防禦點在徐井涯、新莊，前、後板橋附近地域；軍指揮所在碾庄車站。該敵原系地方部隊，撤離海州向西逃跑途中奉命歸黃百韜指揮，與25軍、64軍相比，戰鬥力要弱一些。
華野直接參加圍攻黃兵團的有5個縱隊。9縱右鄰是8縱，負責由東向西攻擊；左鄰是6縱，其以北是13縱，負責由西向東攻擊；北面是4縱，由北向南攻擊。
9縱擔任由南面沿趙墩、火車站、碾庄圩方向實施主要突擊。縱隊決心：以25師在左、26師在右並肩攻擊。首先以迅速勇猛的動作，一舉突破敵防禦，攻佔徐井涯，新莊，前、後板橋諸要點，控制鐵路路基，第二步繼續掃清曹庄、李庄等碾庄圩南側要點。爾後調整部署，向碾庄圩敵兵團部突擊，要求各部隊於12日18時前完成準備。為了爭取時間，打敵於立足未穩，戰鬥準備相當倉促。特別是26師展開後，幹部還來不及看地形，部隊體力還未恢複就投入了戰鬥。
11月12日20時30分，在華野統一指揮下，我9縱協同4、6、8、13縱，展開對黃兵團攻擊。我9縱幹部戰士發揚猛打猛衝的戰鬥作風，迅速突破敵44軍防禦。26師包圍攻擊徐井涯，殲敵162師454團大部，繼於13日拂曉前攻佔碾庄車站東側之新莊，殲敵一部，控制了一段鐵路基。我25師突破敵150師防禦後，繼續向前、後板橋攻擊，恰遇敵換班不久，我軍乘機將敵打亂，殲敵一部，攻佔前、後板橋。敵人在猛烈炮火支援下，依託鐵路路基和車站月台陣地頑強抵抗，戰至13日10時，我25師攻佔車站，全部控制了鐵路路基。為了直接觀察戰場情況和利於指揮下一步作戰，聶風智率縱隊前進指揮所轉移至火車站東側。
14日，聶風智去野司參加作戰會議。粟裕代司令員介紹了近日戰況，分析敵情的可能變化，指出能不能全殲黃兵團，關鍵在於能不能阻擋住邱清泉、李彌2個兵團的東援。會上宣布圍殲黃兵團作戰由譚震林、王建安統一指揮。決定採取先打弱敵，後打強敵，攻其首腦，亂其部署的戰法，先殲滅44軍和100軍。華野主力負責阻截牽制敵邱、李兵團，我9縱改隸山東兵團建制。
14日夜，當聶風智返回指揮所的時候，我25師已攻佔圩子西南側的李庄，殲敵25軍40師1個加強營。然而，我26師攻擊曹庄卻碰到了釘子。曹庄靠近碾庄圩南門，我軍打曹庄，就像虎口拔牙。敵集中火力封鎖我軍接近路線，依託房角、暗堡作拚死抵抗，並可得到圩子內敵兵力、火力的直接支援。我軍攻擊一再受挫，傷亡很大，打得相當艱苦。戰至15日凌晨1時30分，終於打掉了敵人這顆「門牙」。至此，碾庄圩以南外圍的全部據點，均被我軍掃清。
為了準備對碾庄的攻擊，第9縱隊調整了攻擊部署。因攻擊正面縮小，縱隊改為三個梯隊配置。攻擊碾庄圩的任務由25師負責，由該師73團接替曹庄防務，準備擔任主攻。74團仍在李庄及其以東佔領攻擊出發陣地，擔任助攻，75團為師預備隊。
碾庄圩，是一個面積不到1平方公里的平原大村寨。圩子四面環水作為外壕，內築有兩道土圍子，原敵李彌部第9軍已構築了不少工事。黃百韜決心死守待援後，又加強了工事，樹木基本砍光，房子大部拆掉修了工事，連美國人給的載重運輸汽車，也成了修工事的特殊材料，人員基本上已轉入地下。我軍要拿下這樣的堡壘，沒有相當充分的準備是不行的。為了減少接敵運動中的傷亡，部隊加緊向敵方實施迫近挖壕作業，要求將交通壕挖到敵外壕邊上。
11月17日17時，在上級統一指揮下，我9縱向敵發起總攻。我攻擊部隊連續突擊4次，均未奏效，部隊傷亡較大。友鄰8縱在圩東南方向突擊也未成功。經上級同意，停止攻擊，繼續作好準備。