12月5日，我和邓子恢副政委又将截获的一份电讯报给刘、陈、邓和军委并粟、陈、张：“谍息：杜聿明支(4日)午决不顾状况如何恶劣，采逐次闪进战法，装甲车掩护部队向东楔形突进以与黄维会师，并要求李延年向北采积极行动。同时请求空军协同作战，空投粮弹。”12月6日下午4时30分，刘、陈、邓首长命令发起总攻。各集团以优势兵力和火力，实施有重点、多方向的连续突击。至7日晨，攻占了李围子、李土楼、周庄、宋庄、东马围子等地。此后，我军昼夜不停地对敌猛攻，不让其喘息，我军愈战愈勇，攻坚能力不断提高，伤亡逐日减少，战果日益增大。敌军在我连续猛攻下，猬集一团，以村舍为核心，以地堡群为骨干，作困兽斗。他们每天以1个营至2个团兵力在坦克、炮兵和空军掩护下，向我反击。我军则依托纵横交织的交通壕和散兵坑，从四面八方同时攻击前进。每晚以“两点攻击，一点成功”，或“三点攻击，两点成功”，“四点攻击，两点成功”的战法，压缩敌阵地，进展显著。正当黄维兵团遇我猛攻之际，蒋介石于8日给黄维及所属各军长写了亲笔信，签署了给第十二兵团全体官兵的“嘉奖令”，连同早已准备好的毒气弹使用说明书，分别空投给该兵团。然而，黄维兵团官兵却把蒋介石的“嘉奖令”看成是“催命符”，一见这道“催命符”就知道“快完了”。蒋介石给黄维的信中说：“决用空军全力拯救你的突围，可径行同空军总部联络。”黄遵此于9日致空军副总司令官王叔铭电被我截获，我们即上报总前委和军委：“谍息：黄维亥佳(12月9日)致王叔铭谓：南兵团如两日内可会师，渠则仍勉力固守，否则有要求派飞机降落双堆集接其逃命之意。”可见，黄维将军这时再也维持不下去了。我各集团越攻越猛。
中央军委10日3时致电总前委：“各电均悉。对黄维的攻击逐步奏效，对李延年的钳制亦有办法，甚慰。尚望鼓励全军全歼该敌。”激战至13日，我东集团占领沈庄、杨围子、杨庄;西集团攻克东西马围子、周庄、腰周圈、小马庄;南集团拿下李土楼、小周庄、大小王庄等地。歼敌第十四军全部，第八十五军、第十八军一部，将敌压缩在不到3华里的狭小地域内。敌军死伤枕藉，饥寒交迫。早在12月5日，黄维曾向蒋介石发出求援电，被我截获。该电说：“黄维5日以竞日惨战粮弹尽绝，过去几日所投粮不足所需1/10，弹不足1/3，官兵日食一餐尚不得饱。须急速空投以维士气。”到了此时，其官兵更是饥饿难挨，竟然为争夺空投粮食而互相残杀。我军抓紧政治攻势，敌纷纷携械来降，整连整营整团，以至第八十五军第二十三师师长黄子华率师部及两个团向我投诚。刘伯承、陈毅两将军于12日发出《促黄维立即投降书》。但黄维拒绝投降，希图在弹丸之地顽抗到底，并于12日、13日两次呈请顾祝同准其向我军施放甲、乙两种毒气弹，以封锁我军。总前委为速歼黄维兵团，13日又调整部署：以南集团为主，东西集团配合，并调华野三纵和十三纵加入南集团作战，南集团改由华野参谋长陈士榘指挥，鲁中南纵队为战役预备队，对拒绝投降的敌军发起了最后的总攻。
14日夜，南集团攻占敌临时机场南端及尖谷堆，东集团攻占杨老五庄、杨子全庄，使敌军核心阵地完全暴露。15日黄昏，敌军残部向西突围。我各部立即堵击、追击，于当夜12时全歼黄维兵团，生俘兵团司令官黄维、副司令官吴绍周。仅副司令官胡琏等率少数人逃脱。与此同时，华野六纵和渤海纵队第十一师，中野二纵和豫皖苏军区5个团，在固镇、新桥、曹老集一带阻击李、刘兵团。敌以8个步兵师、1个战车大队，昼夜向我猛攻。我顽强阻击12天，歼敌万余。至此，淮海战役第二阶段作战胜利结束。我军歼灭国民党军1个兵团部(不含孙元良兵团)、4个军部、11个整师(其中1个师起义)，共10万余人;阻击并部分歼灭南北援敌，将杜聿明集团围困在陈官庄地区。我中野部队也付出了伤亡3万余人的代价。
