月9
，华东野战军全力加快围歼第七兵团，至月22，华东野战军全歼第七兵团0万
，第七兵团司令官黄百韜阵亡。
月22，第二兵团被华东野战军阻于离碾庄2公里处大许家一线，无法突
。
国军第七兵团被歼灭后，由蚌埠进军的李延年第六兵团、刘汝明第八兵团担心被解放军攻击而拖延北进，造成黄维第十二兵团向宿县进军位置突出、孤立。
在解放军阻击下，3个兵团无法靠拢徐州，打通徐州—蚌埠间联系，形势对国军不利。
黄维兵团先
第十八军，于月中旨初到达阜阳，后续部队亦络绎开到，它们稍作停休，即向蒙城进发。右纵队于月5到达蒙城，左緃队第十军同时到达涡河以东之西阳集，皆在涡河南岸。
夜间，第十八军完成渡河攻击部署，在蒙城东、西各0馀里处，选定两处渡河点，由第十一师和第一一八师分别强攻渡河。月拂晓，强渡成功。
月9，最高统帅部严电第十二兵团「迅速北进赴援」。进到南坪集附近，遭到解放军坚决狙击，伤亡颇大。
黄维以其主力强渡澮河，企图击解放军狙击，迅援徐州，但是希望完全落空。
他们渡过涡河后，发现解放军大纵
阵地，知道已鑽进
袋，乃于月23下午命其主力向澮河南岸退缩企图退到固镇去和李延年兵团靠拢。解放军趁其混
之际，猛力合围，将黄维兵团2万马压缩在以双堆集为中心，东西长20华里、南北宽5华里之地区内，形成一个严密包围圏。
中原野战军将从河南确山方向来援之国军第十二兵团阻止于宿县西南南坪集地区。
第二阶段
主条目：双堆集战役
第二阶段，从月23至2月5。
月23夜，第十二兵团向东南方固镇转移，企图靠拢李延年第六兵团。月25，第十二兵团被中原野战军集中7个纵队在宿县西南「包围于双堆集地区」。
月27拂晓，黄维决定强力突围。此时，第八十五军第一一〇师师长、中国共產党地下党员廖运周，却和解放军搭上线，准备「阵前起义」，且把黄维打算突团之秘密，也告诉解放军。
因为事先已有协议，解放军便在其第四纵队包围线上，让开一条通路，在黄维预定之突围时间早几个鐘，让廖运周急行出去，又把缺给封住。黄维和吴绍周以为廖师突围成功，大部队就跟着行动，被碰回来才知道廖运周率部兵变。
黄维乘合围尚不严密，以4个师兵力为先，向东南方全力突围失败，军心不振，只得固守待援。第十二兵团从澮河南北之线，向固镇方面撤退时，因时间耽误，解放军已大量涌至。此时国军被动挨打，第七兵团被歼，徐州东线
露；徐州往蚌埠之退路，因中原野战军佔领宿县而切断。第十二兵团被中原野战军合围，有被全歼之危险。
月2，杜聿明奉召飞到南京，参加官邸会议，经过共同研商后，杜聿明为保持高度机密，又单独向最高统帅作报告请示，决定放弃徐州，由杜聿明率领邱清泉、李弥、孙元良三个兵团，从徐州西侧，经永城到涡阳、阜阳地区，以淮河作依託，再向敌军攻击，以解黄维兵团之围。
同时电令黄维坚守待援，不可轻动。此一方案确定后，杜聿明即刻飞回徐州，部署行动。
徐州剿匪总司令部总司令官刘峙离开徐州，调到蚌埠指挥第六兵团、第八兵团再次北援，由杜聿明于月30放弃徐州向西南沿永城、涡阳撤退。杜聿明率徐州主力30万南撤。
华东野战军发现国军撤走，即以7个纵队30万拦截追击。
由于南线「李延年、刘汝明兵团在固县受阻」，缩回蚌埠，华东野战军又从南线另抽调3个纵队加
北线围攻杜聿明集团。杜聿明途中接到蒋命令向东南出击，转攻东南解救黄维第十二兵团。
2月4，华东野战军将由徐州西逃之杜聿明集团3个兵团（邱清泉第二兵团、李弥第十三兵团、孙元良第十六兵团）包围于永城东北青龙集、陈官庄地区。
第十六兵团协调错误，自行突围。华东野战军将突围之第十六兵团歼灭。
2月，孙元良兵团主力被歼。2月，华东野战军陈毅、栗裕、谭震林以政治部函招降杜聿明、邱清泉、李弥、孙元良，受到拒绝。
中原野战军对黄维第十二兵团採取大量土工作业，近迫攻坚，对第十二兵团合围圈不断缩小至2月初，第十二兵团防区缩小，粮弹不足陷困境，只能靠有限的空运补给。此外，华东野战军又抽调5个纵队加炮兵纵队由参谋长陈士榘指挥，加对第十二兵团的围攻。第十二兵团副司令胡璉因回家奔丧最初没有随军，第十二兵团被围后乘飞机进双堆集包围圈。2月，中原野战军、华东野战军对第十二兵团全线发起攻击。
2月，黄维兵团趋瓦解，已无法再固守下去。当天，蒋中正在记中写道：「下午研究黄维兵