11月10日，黃伯韜兵團停留於碾庄圩地區休整。同日巳時，粟裕下達了調整部署、全殲黃伯韜兵團的命令，並電報中央軍委和陳毅、鄧小平。命令說：
為全殲黃兵團，特調整部署如下：
1.7縱應立即向南，沿北塔山向大里家、單集、崗上集及以南山地一線攻擊前進，堅決阻擊黃敵西竄，南與11縱（胡縱）聯繫，並著派部隊向徐州警戒。
2.13縱應立即由板橋及其以東地區，向曹八集及其以東黃兵團主力攻擊前進，分割黃兵團，協同7縱、胡縱堅決抗擊，截斷黃敵向西及西南逃竄道路。
3.10縱應分割李、黃兵團，乘隙迫近徐州佯動，使李兵團無法東援或南援。
4.11縱（胡縱）及饒於健部，應不為當面敵所牽制，立即控制單集、雙溝、水口三角地帶，並確實控制寺山及驢馬山高地。在6縱到達前，應以一部控制駝羅山高地，堅決阻止黃敵向西南及西逃竄道路。
5.6縱正由貓兒窠渡河，應即沿八岔路、古城前進，控制單集、古城、雙溝三角地帶。
6.4、8縱渡河後，仍由陶郭統一指揮，向以碾庄為中心之黃敵，自東及北攻擊。13縱由西及西北攻擊。
7.6、9、11（王張）縱渡河後及運西之11縱（胡縱）即歸本部陳參謀長指揮，分割黃兵團，配合4、8縱及13縱堅決殲滅該敵。
8.1縱應堅決殲滅窯灣之敵。
9.特縱暫在新安鎮待命；魯縱應於今晚移至埝頭周圍地區，準備渡河西進。
10.韋吉率2、12縱，應即由皂河、宿遷線渡河，即向大王集、雙溝鎮（睢寧西北）疾進，以便加入殲滅黃兵團作戰。（《粟裕軍事文集》第407～408頁）
毛澤東收到粟裕等人發往華野各兵團、各縱隊的命令後，於11月11日複電：「粟譚陳張灰日10時第一步完成對黃兵團之包圍，第二步殲滅黃兵團之部署，甚好。我們前電有與此部署不相符合者，應照此部署辦理。」（《毛澤東軍事文集》第5卷，第200頁）
華野各縱遵照粟裕的命令，從碾庄圩北、東、南3個方向向黃伯韜兵團迫近。各縱隊在「全殲黃兵團，活捉黃伯韜」的戰鬥口號鼓舞下，對黃伯韜兵團窮追不捨。
華野4縱、8縱沿鐵路北側向西直撲碾庄圩；1縱、6縱、9縱、魯中南縱隊從新安鎮及其以西地區沿隴海鐵路南側向碾庄圩攻擊前進；7縱、10縱、13縱渡過不老河後，直插徐州東側。
至10日晚，7縱佔領大許家、黃集鐵路一線；10縱進至徐州東北荊山鋪、大廟、侯集，直逼徐州；13縱已控制宿羊山，其先頭部隊還於10日下午抵達曹八集，並向逃過運河的敵100軍的44師發起戰鬥。
敵44師在運河東岸損失慘重，逃過運河的部隊在師長劉聲鶴的率領下向徐州方向撤退。黃伯韜令100軍在碾庄圩以西的賀檯子守備，但44師師長認為自己在運河東岸吃了大虧，決定直接回徐州整補，於是繼續西行，於10日下午趕到曹八集，與華野13縱先頭團相遇。
戰鬥從10日黃昏打響，至11日下午結束，13縱38師全殲敵44師。曹八集戰鬥，華野13縱切斷了碾庄圩與徐州之間的隴海線，將黃伯韜與李彌兩兵團分割開來。
11日，7縱、10縱、13縱與由皂河北上的11縱和江淮軍區兩個旅於徐州以東大廟、侯集地區會合，完全切斷了黃伯韜兵團西退徐州的道路，並佔領了阻擊徐敵東援的有利陣地。
與此同時，2縱、12縱和中野11縱也從東南方向逼近徐州。華野將黃伯韜兵團4個軍包圍壓縮在以碾庄圩為中心、南北約3公里、東西約6公里的地域內，粟裕實現了第一步包圍黃伯韜兵團的目的。