陳謝集團選擇的黃河渡口是孟津和潼關地段。這是黃河歷史上的老渡口，原來是人來人往。自從抗戰以來北岸成為解放區後，國民黨封鎖了渡口，長期不能正常擺渡通航，船隻缺少。這裡地勢險峻，加上連日暴雨，河水猛漲，水流湍急。
陳賡得知後非常焦急，如果在河邊耽擱時間，行動就難以保密。一旦南岸敵軍發覺，增強防務，對我軍渡河將非常不利。他派縱隊情報科長到黃河邊監視水情，並詢問上游情況。當得知陝北沒有下雨，黃河渡口水位很快就會下降，陳賡命令部隊抓緊時間，準備強渡。
關於渡河，陳賡回憶道：我們渡河的地帶是在三門峽左右，河水湍急，渡口很少，又值秋汛，水大浪高。對岸敵人築有堅固的河防工事，又加強了警戒。他們不僅把渡船集中燒毀，驅使士兵日夜在河防工事中守備，而且強迫黃河南岸的居民組成河防隊、聽水隊，有的地方甚至把狗都集中起來，隨其士兵一齊巡邏，叫做「狗兵」。但是敵人的這些措施是擋不住決心打到外線去的人民軍隊的。
渡河是分左、右兩個集團進行的。8月22日夜和23日拂曉，右集團在茅津渡以東，左集團在垣曲、濟源間，先後發起了渡河作戰。
左集團的指戰員，機智地利用了黑夜和連天大雨，河水猛漲，浪大聲喧，對岸看不見、聽不清的機會，登舟起渡。在渡船將近對岸的時候，才發起了炮火轟擊，巧妙地把偷渡和強渡結合起來，登上了對岸。
右集團在渡船很少的條件下，戰士們製造了幾十個大油布包，權當戰船，一面划進，一面射擊，衝過敵人的火力封鎖，把敵人的守軍打垮。有些精通水性的民兵，還組織了葫蘆隊，肩下系著葫蘆，浮在水面，手中端著槍向敵人射擊，掩護渡船前進。
由於動員深入，士氣高昂，這次渡河戰鬥，兩個集團都只用了半小時的時間就突破了黃河天險。