1948年的11月下旬到1949年的1月上旬，在整个徐州地区的战场上，我军和国民党军队的作战进入了全面决战的阶段，中野和华野的全部部队都投入了战斗。在我军用了11个纵队的兵力围歼黄维兵团的同时，还有两个战场在同时作战。就如同刘伯承所说，“这好比一个胃口很大的人上了酒席，嘴里吃一块，筷子上夹一块，眼睛又盯着碗里的一块。现在我们是要吃一个（指黄维兵团），夹一个（指杜聿明集团），又要看一个（指李延年、刘汝明兵团）”。12月1日，当围攻双堆集的战斗正在进行时，陈毅在给粟裕的电话中说：“我们这里正在收拾黄维这个冤家。你们北边要把杜聿明抓住，南边要把李（延年）、刘（汝明）看好。”
黄维兵团在双堆集被包围之后的第三天，即11月28日，蒋介石把杜聿明召到南京研究对策。杜聿明认为，如果要救黄维兵团，唯一的办法就是集中所有力量与解放军决战，而要能集中力量与解放军决战，其先决条件又是必须要让黄维坚决守住，把解放军牵制住，待徐州的部队从津浦路西边南下，到达蒙城、涡阳、阜阳地区之后，依托于淮河再向解放军进攻，与黄维里应外合，方能解黄维之围。但是，由国防部第三厅（即作战厅）厅长郭汝瑰代表国防部提出的方案却是让徐州的部队从津浦路东边经双沟、五河南下，待与从蚌埠北上的李延年、刘汝明兵团会合之后，再行共同去解黄维兵团之围。
上述两个方案，看起来只是从东走和从西走的区别，可实际上的区别远非如此。郭汝瑰的方案是要集中力量，援救黄维；杜聿明的方案是要保存力量，是否救黄维到时候再说。也就是说，郭汝瑰方案的中心是撤而要打，杜聿明方案的中心是撤而不打。杜聿明认为，从东边走，有湖沼地带，行动慢，那边又有解放军华东野战军的大量兵力，容易被吃掉。从西边走，由于西边的解放军都集中力量在对付黄维，较为安全，南下之后，能救黄维就去救，不能救就把部队再向南开进，用来保卫南京。杜聿明之所以要反对郭汝瑰的方案，在杜聿明的心中，还有一个藏了好久又不愿意轻易说出来的死结，就是他一直对蒋介石身边这个高级战术专家郭汝瑰看不顺眼，总怀疑郭汝瑰是暗藏在蒋介石身边的共产党地下党员。所以，在每次讨论作战计划时，杜聿明的基本态度是，凡是郭汝瑰提出来的计划他都要反对。而且，在国民党的高级将领之间，杜聿明总是把郭汝瑰称作“小鬼”。表面上看，是因为郭汝瑰个子小，实际上是杜聿明对郭汝瑰心存戒心。
应当说，杜聿明的疑心是有道理又没有道理。在蒋介石身边深得信任的这位郭汝瑰虽然也是黄埔五期学生，但却是川军系统出身，哪怕他在陆军大学第10期学习时以第一名的优异成绩毕业，受到当时国内公认的第一流军事家、陆军大学校长杨杰很高的评价，特意留做陆军大学战术教官，但仍然被杜聿明这些自认为是纯正黄埔系的天子门生视为杂牌出身。后来郭汝瑰的才能被陈诚所看中，将其从陆军大学调入王牌军十八军，29岁时就成为少将旅长，在抗日战争中屡建奇功，被任命为军政部军务署副署长兼国防研究院副院长。解放战争中，他以当时公认的战术专家的荣誉，先后担任了国防部第五厅副厅长、参谋总长办公厅副厅长、国防部第五厅厅长。淮海战役时，任国防部第三厅厅长，中将军衔。第三厅即作战厅，负责制订各战场的作战方案，解放战争中国民党军队各大战役的作战计划初稿都是经他手制订再交蒋介石审定，其地位与作用不可谓不重要。他会是共产党员吗？杜聿明的怀疑正确吗？
杜聿明的怀疑既正确，又不正确。
郭汝瑰是一个传奇人物。他是四川铜梁人，1925年入黄埔军校五期，此时正值第一次国共合作时期，他深受周恩来、恽代英等共产党人的影响。1927年，他受共产党人吴玉章的指派，到他的堂兄、川军将领郭汝栋部下任职。1928年，即中国革命处于低潮时期，就由袁镜铭介绍加入了中国共产党，并参与筹划军事暴动。失败后潜逃日本，从此与党组织失去联系。1945年5月，已经是国民党军队少将军务署长的郭汝瑰通过好友任廉儒见到了中国共产党领导人董必武，他向党组织提出恢复党籍的要求。由于他的特殊身份，党中央虽然一时未批准，但还是决定由任廉儒和他单线联系，要求他尽可能为党做一些工作。所以，这时的郭汝瑰虽然还不能算是真正的共产党员，但可以说他是一位共产党人，因为他已经和党组织有了联系，而且已提出了恢复党籍的要求。郭汝瑰在他的特殊岗位上，为党提供了鲜为人知的重要军事情报100多次，起到了一般人难以起到的作用，世人称之为“国民党军队中最大的红色间谍”。1949年12月11日，郭汝瑰以国民党第二十二兵团司令兼七十二军军长的身份，率七十二军1万多人在四川宜宾起义，回到了党和人民的怀抱，出任川南行署交通厅厅长。他要求继续从事所喜爱的军事理论教学与研究，遂被调到南京军事学院任教。直到晚年还主编了大型的《中国军事史》等，1980年重新入党，1997年因车祸不幸去世。
在国民党军队中最机密、最重要的岗位上，竟有郭汝瑰这样的传奇人物，这是很多人所难以想象的。其实，由于我党在秘密战线上所进行的大量的鲜为人知的努力，在国民党军队内部的最机密岗位上，共产党员并不是个别的。例如，与郭汝瑰的情况相类似，在解放战争后期，国民党军队中电话通信系统的最机密的枢纽重要军话台和次要军话台中，正式工作人员共有9人，而中国共产党的地下党员就有7人，还成立了地下党支部。
由于杜聿明一定要坚持自己的方案，蒋介石也就同意了，并让空军立即通知黄维，不准突围，坚守待援。
杜聿明于28日当天就回到徐州，安排撤退。他与三个兵团司令，即邱清泉、李弥、孙元良，统一了“撤即不能打，打即不能撤”的原则，决定于30日晚间将徐州地区的国民党军队全部撤离徐州。第一步目标是永城。各部队带足7天的给养和500公里的油料，因为在到达阜阳之前，无法补给。29日晚，由李弥的十三兵团先出动一个师，占领萧县一带，作为先行的准备，并掩护大部队安全撤退。
杜聿明对他的这个撤退计划是比较满意的，因为他认为他所安排的这条撤退路线上解放军已经没有主力部队。按照常规，解放军在打了一个大仗之后，都要休整一段时间。粟裕的华东野战军刚打完黄百韬兵团，十分疲劳，估计要休整两个月左右。刘伯承的中原野战军正在全力以赴对付黄维，不可能抽出兵力来对付他。所以，就算是解放军发现了他在大撤退，要想组织大部队追上他也要一段时间才行。而如果没有几个纵队的主力，是无法阻止他三个兵团的。
为了造成对我军的迷惑，11月30日这天，杜聿明命令几个兵团的部队在各阵地向我军发动全面进攻，而且要尽可能打得凶狠。这一天，第二兵团和十六兵团的猛烈进攻真的还攻下了好几个村庄。
11月30日晚上，在徐州地区的三个兵团，即邱清泉的二兵团、李弥的十三兵团、孙元良的十六兵团，以及徐州“剿总”直属部队和地方军警，全部撤离徐州。与大部队同时撤离的还有一部分地方党政部门人员以及一些被裹胁的青年学生，总数在30万人左右。第二天，我华野渤海纵队奉命进入徐州，徐州解放。
杜聿明集团还未出徐州，就出现了一系列问题。首先是如同过去国民党军队的所有大撤退行动一样，军队还未传达布置，一些官员和商人就得知了消息，徐州城中就出现了一片混乱，“蒋介石要放弃徐州”的消息把凡是可能走或想走的人们都驱上了街市，抢购、奔逃、趁火打劫，什么样的事都有。军队要去采购食品，商店已经无货。杜聿明派警备司令去查封银行钱庄，想保证部队提款，银行钱庄已全部关门，老板们都已不见了踪影。就是说，在军方与官方消息灵通人士的事先透风之后，徐州的党、政、商界已经先于军队撤退了。
出了徐州之后，出现的各种问题更为严重。在通往萧县的道路上，官员、商人、地主、职员、学生、难民，各色人等，甚至和尚、道士、妓女……形成了几十公里的人流和车流，车流中有汽车、牛车、马车、驴车、人力车、独轮车……道路堵塞不堪，行动一片混乱。杜聿明的汽车无法顺利前进，被迫调来坦克开道，还是无法前进，只能下车步行。
这样，整个集团都不能按预定速度与计划到达指定位置。杜聿明在路上边走边看，一片混乱与凄凉让他十分难堪，各种军用物资扔得四处可见，开不动的美式车辆和坦克丢在路旁。四十一军山炮营共有12门山炮，离开徐州才一天，就丢掉了9门。如果要说这时的军纪就更不用提了。不说他不熟悉的部队，就是他一手培育出来的王牌军第五军也已经是一塌糊涂，抢劫、杀人、放火时有发生，特别是一路强奸妇女，使得沿途村村都有被强奸、轮奸的妇女投河投井，第五军只在萧县一地就抢了300多个年轻女性随军而去。总之，在杜聿明眼前，在这支美式机械化装备的部队呈现出的，似乎是世界末日般的情景。
更为严重的是，有好几支部队都未能按事先规定的时间行动，提前先跑，或者怕解放军进攻而炮火连天地前进，将杜聿明集团大撤退的信息搞得远近皆知。本来，杜聿明安排了十三兵团的一个师做先行部队，提前一天出发，希望能事先占领萧县，以便掩护大部队行动。可是，由于撤退的计划事先暴露，十三兵团的这个师又怕死，行动迟缓，还未到达萧县时，解放军已先行一步，在12月2日清晨就占领了萧县，于是杜聿明集团只得绕道前进，但在前进中仍然遭到了解放军的阻击。按杜聿明的安排，李弥兵团应当派出第八军之一部在徐州以东担任掩护，在12月1日晚上再出发。可是，由于李弥心中一直反对，认为凶多吉少，所以故意采取单独行动，全体部队都在11月30日晚上一道撤离。在撤离途中，李弥有意让电台不与杜聿明联络，让杜聿明不容易找到他。
也就在12月2日这一天，国民党空军在空中发现了濉溪口地区有解放军大部队。蒋介石立即给杜聿明去电，电报中说：“吾弟应速决心于两日内迅速解决濉溪口、马庄一带匪部，为各个击破之唯一良机”，“此时应决心速觅匪之主力而歼灭之，为唯一急务也”。电报还说：
“匪对弟部又将形成四面合围之势，无任系念。务望严督各军，限两日内分路击退当面之匪，严令其达成所赋予之任务，若时日延长，则20万以上兵员之粮秣医药，决难空投接济。惟有上下决心，共同以死中求生之觉悟冲破几条血路，反匪包围，予以歼灭若干纵队，乃可解决战局。”
杜聿明和邱清泉、李弥等人是在确定了“打即不能撤，撤即不能打”的原则之后，才决定全军撤退的。按杜聿明的撤退路线，从徐州向永城，是一条大致向西而偏西南方向的路线。濉溪口在这条路线的南边，如果濉溪口的部队向北打，就可能将杜聿明集团拦腰切断，如果向西进，就可能阻拦杜聿明集团的前进。在这种情况下，杜聿明为了保住自己的实力，最好的办法就是不理会解放军的侧击，突破解放军的阻击，拼命加快行军速度，尽快赶往永城，走在濉溪口地区的解放军的前面，不被解放军的主力所包围。可是，蒋介石现在却偏听偏信要杜聿明集团停止前进，与解放军进行决战。这使得杜聿明十分难办。但是，为了两个主力兵团不被歼灭，杜聿明这一天没有接受蒋介石的命令，而是让部队继续前进。
12月3日上午，杜聿明又得到空军空投下来的蒋介石的亲笔信：
据空军报告，濉溪口之敌大部向永城流窜，弟部本日仍向永城前进，如此行动，坐视黄兵团消灭，我们将要亡国灭种。
望弟迅速令各兵团停止向永城前进，转向濉溪口攻击前进，协同从蚌埠北进之李延年兵团南北夹攻，以解黄维兵团之围。
在这种情况下，杜聿明知道蒋介石是完全改变了原来商定的计划，一定要他立即以最近的距离加入援救黄维的作战。而这时的部队正在行进之中，既无后方的依托和后勤补给，又难以构筑自己的阵地，打起来肯定是凶多吉少，很可能出现继黄百韬被围和黄维被围之后的第三个被围。如果大胆违抗蒋介石的命令，避开解放军的主力，从永城、涡阳撤到阜阳的淮河一线，则背后是国民党统治区，有依托、有退路，进可以救黄维，退可以保自己。他在蒋介石的命令面前，深感左右为难，只好通知所有部队停止前进，在他的临时驻地，即位于萧县与永城之间的孟集，召集几个兵团司令来共同商议。李弥有意不到，只让副司令陈冰和赵季平来开会，所以会上主要是邱清泉唱主角。一贯对部属骄横而又对蒋介石盲从的邱清泉虽然已经连遭重创，但还有一些力量，所以坚决主张按蒋介石的命令办，而且自愿担任主攻，其他人也不敢违抗蒋介石如此坚决的命令。所以商议结果，还是决定按蒋介石的命令办，不再坚持“打即不能撤，撤即不能打”的原则，不再以逃命为第一，而改为迅速与解放军作战，尽可能解救黄维，全军向濉溪口方向攻击前进。杜聿明说，他当时的想法是，“蒋介石所以变更决心，是被郭汝瑰这个小鬼的意见所左右”，他自己“现在逃既晚了，打也无望，想来想去，觉得江山是蒋介石的，由他去罢！我只有一条命，最后只有为蒋介石效忠而已”。杜聿明将这一决定迅速电告蒋介石：“昨日因各部队零乱，停止整顿一晚，本日各部正在前进，到孟集附近时，奉到钧座手谕，当即遵照改变部署，明日经青龙集东西地区向濉溪口共军攻击前进。指挥部本晚在孟集。”此后不久，很快就得到了国防部的正式命令：
（一）淝河方面李延年兵团正面之共军已大部北窜。据空军侦察，濉溪口、马庄一带西窜之共军不足四万，经我空军轰炸，伪亡甚重。（二）贵部应迅速决心于两三日内解决濉溪口、马庄一带之共军，此为对共军各个击破之唯一良机。如再迟延，则各方面之共军必又麇集于贵部周围，又处于被动矣。
此机万不可失，万勿再向永城前进，迂回避战。
杜聿明对这一个正式的作战命令，心中更不以为然，因为据他所知，空军在濉溪口所炸的，是正在赶集的老百姓。而这个命令中的“迂回避战”之说，已完全表明了蒋介石和何应钦等人对他这两天行动的严重不满。于是，他立即复电国防部：“职遵照钧座决策，采取积极攻势，决无避战迂回之图。”
12月3日夜，按照蒋介石的命令，杜聿明命令部队不再向永城方向前进，而改向濉溪口方向前进。前进中，以邱清泉的第二兵团担任攻击，其余部队担任掩护，采用逐次跃进的方式行进，能攻则攻，不能攻则守，尽可能不让解放军把部队冲乱。与此同时，杜聿明向蒋介石请求空军空投粮食和弹药。
蒋介石的命令加速了杜聿明集团的灭亡。两天之后，杜聿明集团就根据蒋介石的安排，进入了我军的包围圈。
二、粟裕又布置了一个大口袋
杜聿明自以为是的估计中有很多失误，其中一个致命的失误就是错误地估计了毛泽东和粟裕对他的密切监视。
我华东野战军在消灭了黄百韬兵团之后，就做好了连续作战、连续打大仗的准备，因为党中央早已明确，消灭黄百韬兵团只是淮海战役的第一阶段，我们的目标是要消灭徐州战场上的国民党军队全部有生力量。为此，毛泽东和中央军委特地向两支野战军发出了“不怕疲劳伤亡，连续作战，将敌人徐州集团主力全部消灭于长江以北”的号召。为了达到这一目的，当中央军委和淮海前线总前委确定了“南北堵，中间围”的方针，当黄维兵团被包围之后，毛泽东曾经在11月28日给华野发了如下电报：
粟、谭：（一）中野已在双堆集包围黄维，４天中粉碎敌两次突围。华野南线各纵队已歼李、刘一部，北线各纵队完全阻止了徐州之敌南进。（二）在此情况下，须估计徐州之敌有向两淮或武汉逃跑之可能。（三）你们现在的重心是严密监视徐州之敌，勿使南窜，望你们据此布置今后之工作。
当华野得到毛泽东这一指示之后，总部几位负责人就此进行了认真的讨论。他们认为，徐州的敌人要跑，这已经是必然之势，现在应当仔细研究的，是其逃跑的时间和路线的问题。徐州敌人可能逃跑的路线有三种可能：一是经连云港从海上跑；二是向东南走两淮，而后经苏中再转京沪；三是沿津浦路西侧绕过山区南下。研究结果，认为第三种可能最大。这是因为，如果要从连云港走海路，准备船只、码头都要花时间，假若时间慢了，就会被我大军尾追，形成背海作战，很可能在大海边全军覆没；如果要从津浦路以东走两淮南下苏中，就必须经过河网密集地区和一大片我军控制多年的老根据地，将遭到多处阻击；如果是从津浦路以西绕过山区南下，则地形开阔，便于敌人的机械化部队行军，又能够与李延年、刘汝明兵团相互呼应以援救黄维，万一不成，也可能退守淮河。所以，粟裕断定杜聿明要采取第三种可能，他说：“这第三种可能才像是一个黄埔高才生的思路。”因此，华野的主力要放在敌人从津浦路西边向南逃跑的这种可能上。粟裕把这个意见向中央做了报告，得到了毛泽东和中央军委的认可。
这时，中野的力量已经完全用于包围黄维兵团，对付杜聿明集团和对付李延年、刘汝明集团的任务，主要落在了华野的肩上。所以，11月28日，华野前委和野战军政治部向部队发出了政治动员令：
当徐州之敌倾巢南犯，或向西南逃窜，或向两淮逃走，则应不顾一切，不惜任何伤亡代价，坚决地、彻底地予以全部歼灭，不让敌人逃到江南。
应当说，华野领导对于杜聿明可能的撤退路线的判断是完全正确的，当然这其中也有可能改变的时候。11月29日开始，邱清泉兵团加强了向两淮方向的攻击，徐州东南的阻击线上，敌人出动了数十架飞机、百余辆坦克，还有上百门重炮，几万敌人在阵地上反复冲杀。宋时轮指挥的十纵可以说是用尽了全力，仍然十分困难。这时，有的同志认为敌人是否要从徐州东边突围？粟裕在认真分析之后，并未改变他原来的判断，反而坚定了他的判断，他认为，这是敌人在向西南撤退之前的假象。他一方面让司令部把当时能收集起来的弹药给十纵送去，要宋时轮无论如何也要顶住；一方面将十纵作为预备队的一个战斗力很强的师调到敌人从西南方逃窜时最可能经过的青龙集布防。
但是，在对于敌人什么时候全部撤退这一点上，粟裕确实未能想到会是这样快。所以，当他在12月1日凌晨得知杜聿明集团已经撤出徐州时，华野对杜聿明集团的阻击包围行动还未能到位。严格说，华野的行动比敌人的行动晚了一天。好在杜聿明的撤退方向与路线完全符合华野在事前的估计，所以，粟裕在12月1日立即下达了一道道紧急命令，调动华野主力全线追击，尽快形成对杜聿明集团的包围，必须按中央军委事前就已做出的部署，坚决将其包围，继而予以歼灭，不让敌人逃至江南。第二天，毛泽东特地电告粟裕和谭震林、陈士榘等华野领导人：
“敌向西逃，你们应以两个纵队，侧翼兼程西进，赶至敌人先头堵住，方能围歼，不能单靠尾追。”毛泽东和粟裕的命令通过各种通信方式，迅速传达到各个部队，各个部队也以最快速度展开行动，迅速到达了指定位置。
华野三纵、八纵、九纵和鲁中南纵队（鲁中南纵队原定作为总前委的总预备队参加围攻黄维兵团，尚未投入战斗），分别由城阳、桃山集出发，飞速直插瓦子口、濉溪口、祖老楼一带，进行平行追击，阻击南逃之敌。这四个纵队，也就是国民党空军在空中所见到的我军的主力部队。
华野一纵、四纵、十二纵分别由双沟、褚兰、潘塘出发，并列向西北方向的徐州、萧县之间开进，将敌人咬住，进行侧击追歼。
已经进入徐州城中的渤海纵队，只留一个师在城内进行警备，另两个师立即出城，对逃跑中的敌人进行尾随跟踪，赶上了就歼击。
华野二纵和十纵从宿县地区向永城方向前进，将逃跑的敌人迎头截住。
华野十一纵由固镇西南地区全速向涡阳、亳州地区前进，在阻击敌人南逃的方向筑起第二道防线。
华野十三纵已经参加围攻黄维兵团的战斗，此时属中野指挥，粟裕请求中央军委和淮海前线总前委批准，将其归还华野指挥，北上参加围攻杜聿明集团。
这样，粟裕一下子调遣了11个主力纵队（不包括尚未北上的十三纵）从四面八方向杜聿明集团围去。从粟裕的调兵遣将可以明显地看出，他是把更多的兵力放在阻击敌人南窜的方向上，既不让敌人逃往永城，也不让敌人南下濉溪口而靠近黄维，一定要把杜聿明集团南下的道路全部堵住。为了这一目的，粟裕还命令豫皖苏军区的地方部队尽可能控制涡河等几条河流的渡口，堵住可能漏网南下的敌人，延缓敌人的行军速度。
在当时的追击队伍中，部队的文艺工作者编了一首《乘胜追击》的战地歌曲，歌词是这样的：
追上去！追上去！不让敌人喘气！追上去！追上去！不让敌人跑掉！看，敌人动摇了，敌人混乱了，敌人溃退了，敌人逃跑了。同志们，追上去！不怕困难，不怕饥寒，逢山过山，逢水过水，乘胜追击！迅速赶上，包围他，歼灭他！
粟裕和他的夫人楚青后来在回忆这一过程时说，在整个淮海决战中，这些天是粟裕第二次感到紧张的时刻：
非常危险啊！尽管我们估计到了他们的撤退方向，却没有想到他们撤得这么快。有的纵队又突然失去了联络，怎么也找不着了！万一让他们30万部队撤到淮南，问题就大啦！
就在华野的各路大军以自己的铁脚板与敌人的汽车轮子、坦克履带展开一场星夜奔驰的竞赛之时，粟裕在他的指挥部中得到了总前委书记邓小平的电话。邓小平提醒粟裕：杜聿明是在永城东北先停下来后被华野包围的，所以，杜聿明很可能已放弃了西撤永城的计划，而是想乘我们实施追击、部队脱离阵地之际，稍加整顿，突然杀我们一个回马枪，向南突围，向黄维靠拢，与南线的李延年、刘汝明兵团配合，救出黄维，一起逃往淮南。粟裕在电话中告诉邓小平说，他们已经估计到了这种可能，已采取了措施，在向敌人大胆穿插分割的同时，已经命令包围圈东南方向的三纵和鲁中南纵队在刘园、许小凹、港庄以北一线构筑工事建立防线，准备阻击敌人。邓小平听到粟裕的部署之后，会心地笑了。
就在给粟裕打招呼的同时，对战局考虑用心极细的邓小平在总前委还下达了另外一道十分重要的作战命令。邓小平知道了杜聿明预定的第一个撤退目的地是永城。从各方面估计，杜聿明很可能改变方向，不会再攻到永城，何况我各路大军已向敌人围了上去。但是，不怕一万，就怕万一，万一敌人仍然要冲向永城，万一敌人的机械化部队以它的高速度行军冲到了我围堵部队的前面而到达了永城，我军的包围计划就可能落空。为此，邓小平给位于永城附近的豫皖苏军区司令员张国华下达了一道命令，告诉张国华：华野大军已经全面出动，围堵从徐州向永城撤退的杜聿明集团，为防止万一，张国华必须立即率所属部队到永城布防，如果敌人到达了永城地区，豫皖苏军区的部队必须坚决把敌人堵住，哪怕打到一兵一卒，也要把杜聿明堵住。应当说，这道命令对于张国华来说，担子是压得重了一些，因为要以豫皖苏军区的地方部队去阻击杜聿明的美式机械化部队，难度的确太大。但是，由于能否堵住杜聿明集团的去路这一问题是关系到能否包围住杜聿明集团的关键，再难也得上，再难也得堵。在这种情况下，邓小平的决定显示出了他在大战面前超乎寻常的坚毅与果断。后来，由于华野主力阻击计划的实现，杜聿明集团的部队未能到达永城就被完全堵住了，所以张国华的部队也未能与杜聿明的部队交手。但是，邓小平下的这一步棋属于下一步看两步的一着高招。
在粟裕的指挥下，华野大军除了在南线阻击李延年、刘汝明兵团的六纵和已经参加围攻黄维兵团的三纵、七纵，全部主力都投入了包围杜聿明集团的战斗。各部队从各自的驻地出发，全都朝着杜聿明集团的方向开进，最快的二纵在12月2日晚上就在萧县西南的王寨追上了邱清泉兵团的七十军，一口就将其三十二师的九十六团全部吃掉。华野九纵是南路的先锋，七十六团是先锋团，也是在2日的夜间，他们正抄小路往前赶时，竟然一直插进了敌人的队伍，而敌人还未发现，我军一下子就抓了一大批俘虏。一个名叫詹美玉的班长抓到了第一个俘虏，竟是副军长许长林。许长林原来是第三绥靖区七十七军的副军长，第三绥靖区的大部分部队在何基沣、张克侠领导下起义时，七十七军有5000多人未参加起义，虽然逃回了徐州，但已是残军，被拨给十六兵团孙元良指挥，这时也跟着十六兵团一起南撤，他同七十七军的军部以及特务营就都当了俘虏。
12月3日，华野司令部根据当时已初步对杜聿明集团形成包围的战况，给各纵队下达了以下电令：
据近日各方获悉，至今晨为止，邱、李、孙主力似仍被我滞阻于永城、砀山之线以东，萧县以西陇海路右侧地区。邱匪主力似正向大回村地区攻击，一部分在芒砀山至孟集、孙楼地区；李匪四十二师联络中断，一六六师正于张新集被我围歼中，其主力似在张大屯、大吴集、袁圩地区；孙匪掩护“剿总”机关，似仍位于萧县以西，大红庙、吴集以北地区。据此判断，敌似采取集团滚进、稳进突窜方针，既已被我滞阻于萧、永以北，砀、永以东地区，则有现地固守，寻机突窜之可能。我决趁敌立足未稳、阵脚混乱之际，坚决截堵其向西南突窜道路，压迫其向北、向西北，并先集中主力楔入其纵深，割歼其后尾一部，尔后再分批逐次各个歼灭之。
根据华野司令部的命令，华野各部为了完成对敌人的包围，各部都尽可能向前推进：九纵从敌人南面绕过了敌人，从大回村以西、永城以北向北方插到薛家湖地区，然后在芒砀山地区与从徐州东南追赶过来已经在敌人北边的一纵会合，位于敌人的西北边；八纵到达了永城的苗桥地区，位于敌人的西南边；二纵和十一纵到了永城以东地区，位于敌人的南边；三纵和鲁中南纵队到了张集，位于敌人的东南边；四纵和十纵到了祖老楼地区，位于敌人的东边；渤海纵队尾追敌人，到了敌人的东北边。与此同时，两广纵队等也赶了上来。
12月3日晚上，也就是杜聿明集团转向濉溪口方向开进之时，华野的各部队就已经从左右两翼对敌人形成了大致的包围之势，左翼已经到了大回村附近，右翼已经到了薛家湖附近。由于是夜间，两军中的一部分已经进入了犬牙交错的状态。据杜聿明的回忆：
是晚全线皆有战斗，部分解放军与国民党军混淆不清。
如由萧永公路撤退之第二兵团一个后卫营，遇到解放军的一个大部队时，这个营长即冒充解放军而免于被歼。另有少数解放军深入国民党军内部到处打枪，弄得国民党军草木皆兵，敌我不分，各据一村，彻夜混战。这一军说“当面之敌攻击甚烈”，那一军说“共军已窜到我阵地后方，正在驱逐中”。甚至指挥部及第二兵团所驻的孟集内外亦发生混战，战斗一直打到我驻的房屋门口，直到４日拂晓前后始渐形沉寂。检查结果，只发现几具似农民非农民的尸首及几个被打死的国民党军，此外并无虏获解放军的任何证据。这一晚混战究竟是国民党军自相混杀，还是真有解放军打进来，至今回忆起来还是一个谜。
事后才知道，这天晚上，我军的确没有攻入孟集，是国民党军队在混乱中自相惊扰。正是在这样的混战中，我军有不少很轻松的斩获。例如邱清泉兵团在徐州撤退前收罗散兵新成立的一个补充旅，就很轻松地被我军全部解决。孙元良兵团派了一个团去接管补充旅防务，因为不知道已经发生的情况，在派人前往联络时，竟把驻在村子中的解放军误认为补充旅，全团整队开进了原补充旅所驻的村庄，猝不及防，被村中的解放军全部消灭。
但是，华东野战军的各部队在这时的任务只是在按指定位置展开，把敌人包围在萧县与永城之间，所以并无什么大的战事发生。在经过了一些不大的战斗之后，粟裕对各部队的位置又做了一定的调整，我军对杜聿明集团的包围圈在12月4日基本完成。12月4日这天，华野的九纵、八纵、二纵、十一纵、三纵、十纵以及冀鲁豫军区独立一旅和三旅共20余万人全部到达了王引河一线，在敌人前面的东西二十多公里的正面构筑起了袋形防御阵地。一纵、四纵、十二纵、两广纵队、鲁中南纵队的十几万大军则布置在敌人背后的洪河集一线。
这样，杜聿明集团的全部军队以及附带从徐州一道逃出的军政人员、商人、学生等，都被包围在永城东北的以陈官庄、青龙集、李石林为中心的一个小圈子里。
当包围圈基本形成以后，粟裕估计敌人很可能要继续向南突围，便针锋相对地做出了相应的部署。敌人要一面突围、三面掩护，华野就安排一面阻击、三面进攻。也就是说，在南边坚决阻击敌人的突围，在东、西、北三面对敌人发起进攻，而且要求进攻的部队要尽可能地打纵深战，大胆插入敌人内部，把敌人的部署尽可能打乱。为此，粟裕对华野的部队做了新的调整：
由二兵团（即山东兵团）政委谭震林、副司令员王建安统一指挥叶飞的一纵、陶勇的四纵、聂凤智的九纵、曾生的两广纵队，以及冀鲁豫军区的独立一旅、独立三旅，在北边向南进攻，力求插入敌人的纵深阵地。
由四兵团（即苏北兵团）司令员韦国清、副政委吉洛（即姬鹏飞）统一指挥滕海清的二纵、张仁初的八纵、胡炳云的十一纵，由西南向东北攻击，并布置纵深的阻击阵地。
由十纵司令员宋时轮、副政委刘培善统一指挥的八纵和孙继先的三纵、傅秋涛的鲁中南纵队，由东南向西北攻击，并布置纵深的阻击阵地。
这样，在寒冷的淮北大平原上，形成了两个大的包围圈，南边是被包围的黄维集团，北边是被包围的杜聿明集团。我淮海前线总前委和中野的司令部则设在这两个包围圈之间的小李庄，距黄维和杜聿明都只有几十公里地，天天都有若干架国民党空军的飞机从小李庄上空飞过，可是，他们无论如何也想不到，指挥我两大野战军几十万大军围攻国民党几十万大军的指挥部，就在这个一点也不起眼的小村子里。
三、孙元良兵团被歼
被包围的杜聿明集团当然不可能接受被包围的现实，他们一心想的是如何能冲出包围。要冲出去有两种办法。一种是按照蒋介石的命令，按照蒋介石指定的方向，向濉溪口前进，突破解放军阻击，迅速到达双堆集地区，解救黄维兵团。这就要求必须保存军中的重武器，做下一步作战的准备。另一种是不再执行蒋介石的命令，不再援救黄维，而是丢掉重武器，分散行动，各部队尽可能轻装，哪里的防线薄弱就从哪里冲出去，尽快甩掉解放军，到能够立足的地方立足。一句话，就是为了保全部队，而不是为了什么战役目的。杜聿明心中还是一直想采取第一个办法，按蒋介石的命令行事。可是，12月4日这天，蒋介石给杜聿明发来了电报：“无粮弹可投，着迅速督率各兵团向濉溪口攻击前进。”这无异于给杜聿明集团泼了一瓢冷水，惹得邱清泉破口大骂：“国防部混蛋，老头子也糊涂，没有粮弹，几十万大军怎么能打仗！”在杜聿明再次去电陈说利害之后，蒋介石才复电说“六日开始空投粮弹”。
为了冲出包围，杜聿明的安排十分一般而且被动。他的安排是：
东面和东北面由李弥兵团担任掩护，防止解放军的进攻；西面和西北面，由孙元良兵团担任掩护，防止解放军的进攻。邱清泉兵团则向南攻击前进。担任攻击前进任务的是邱清泉兵团的七十军和七十四军。
第五军是邱清泉的基本部队，是包围圈中唯一一支国民党军队的“五大主力”之一的王牌军队，邱清泉不愿轻易动用，暂时作为预备队。
但是两天之后，攻击前进成效甚小，四面阵地又多次被突破，解放军的包围圈则越来越紧密。在南边，七十四军的五十一师担任中间突破，稍有进展，但右侧的五十八师和左侧的七十军则遭到我阻击部队的顽强阻击，无甚进展。就在双方处于相持状态时，我九纵从七十军和七十四军的接合部插了进去，猛攻五十一师的侧背，五十一师只好退了回来。
12月6日，杜聿明召集3个兵团司令在李弥的司令部重新研究了对策。孙元良首先提出了分散突围的建议，他说：“目前林彪已率大军南下（按：指东北野战军入关发起平津战役），我们攻击进展缓慢，掩护阵地又处处被突围，再战下去前途不乐观，现在突围尚有可为。将在外，君命有所不受。目前只有请主任（按：指杜聿明，因为他当时的职务是徐州’剿总‘副总司令兼前进指挥所主任）当机立断，才可以拯救大军。”杜聿明没有想到，前几天还一股劲地坚决要执行蒋介石命令去援救黄维的邱清泉竟表示坚决支持孙元良，李弥也跟着附和。杜聿明说：“如果3天前采取这种办法，就可以全师而归，对得起老头子了。
今天恐怕晚了，敌人重重包围，能打出一条血路还有希望，否则重武器丢光，分头突围，既违抗命令，又不能全师，有何面目见老头子呢？”
在邱清泉的坚持下，杜聿明只好同意突围。杜聿明的意见是：“只要大家认为突围可以成功，我就下命令，但各兵团必须侦察好突破点，重武器、车辆非至不得已时，不能丢掉，笨重物资可以先破坏。”邱清泉见杜聿明同意突围，就向杜聿明拍胸口：“总座，我保驾你安全突围。”
这样，几人第一次通过了一致突围的方案，并决定分头突围之后，各部自寻生路，以后在阜阳地区集中。
可是，当邱清泉和李弥做了一些试探性进攻之后，两人都认为解放军的包围太严密，两三天中已把阵地修得相当不错，要突围出去很困难。如果重武器加以破坏之后又突不出去，就等于自找灭亡。所以又推翻了突围的决定，表示不再突围。杜聿明也只好同意了不做突围的冒险，还是把全军的作战力量保存下来再说。可是，杜聿明要与孙元良通电话通知这一决定时，电话已经打不通。因为坚决主张突围逃命的孙元良是无论如何要突围逃命的，他从李弥兵团司令部回到他的兵团司令部之后，还未得到杜聿明正式下达的突围命令，就擅自下达了砸毁重武器，立即突围的命令。同时切断了和其他兵团的一切联络，决心孤注一掷了。
孙元良所以会有如此举动，并非偶然，而有更深层次的原因。
孙元良是四川成都人，1924年在北京国立政法大学读书时，加入了国民党，并经李大钊同志的选派，到广州投考黄埔军校一期。他参加了东征与北伐，曾任国民革命军总司令部的警卫团长。以后曾在日本士官学校和国民党陆军大学将官班学习。1932年，他作为第五军二五九旅旅长，随张治中参加了淞沪抗战，打过不少漂亮仗。但是，他在随钱大钧到江西围剿红军时，却遭到惨败。1937年的上海抗战中，他任八十八师师长，在闸北与日寇血战两个半月。闻名全国的四行仓库保卫战，就是八十八师的五二四团打的。此后他又参加了南京保卫战，全师官兵牺牲了6000多人，其中包括两个旅长和两个团长。这以后，他升任二十九军军长。日寇侵略我国最深入腹地的一仗贵州独山战役，以及以后驱逐日寇出贵州的战斗，主要就是由二十九军打的。
在抗日战争时期，原来四川军阀的军队组建为两个集团军出川抗战，几乎参加了正面战场所有的大型战役，立功不少，李家钰、王铭章等高级将领都战死沙场。可是，在蒋介石心目中，川军永远是杂牌。解放战争初期，蒋介石借整编部队之机，将完全由川军组成的第二十二集团军司令官、川军元老孙震明升暗降，调任为郑州绥靖公署主任，而要另派心腹担任二十二集团军司令官。孙震坚决不从，但又斗不过蒋介石，只好请求蒋介石派他的侄儿孙元良出任四十七军军长，统率二十二集团军的两个军，即四十七军和四十一军。孙元良虽然是孙震的侄儿，长期并未在川军中任职，又是属于蒋家门生，由于和两边都有关系，也就便于摆平各方关系。这一请求得到了蒋介石的同意，孙元良遂从重庆警备司令任上赶赴郑州，当上了四十七军军长。以后在二十二集团军的基础上组建十六兵团，他也就当上了兵团司令。
十六兵团原本是3个军，但由于第九十九军一直在蚌埠布防，未归还建制，以后遂改为隶属李延年的第六兵团，所以这时只有四十一军和四十七军两个军。这两个军的前身都是川军，四十一军是川军孙震旧部，四十七军是由川军邓锡侯的旧部四十五军和川军李家钰的旧部四十七军合并而成。所以，虽然孙元良是黄埔一期出身，可是在邱清泉、李弥等人的眼中，十六兵团仍然是属于川军系统的杂牌部队。在杜聿明眼中，也一直把它与蒋家嫡系区别对待。正因为如此，当十六兵团和其他部队从徐州南撤时，孙元良就担心在情况紧急时或者被杜聿明和邱清泉抛弃，或者被杜聿明和邱清泉当作炮灰，于是他和副参谋长熊顺义商量“将在外，君命有所不受”的办法，想尽可能保存自己的实力。12月3日夜，他和熊顺义再次研究了“三十六计，走为上”的具体方案。
就在杜聿明召集几个兵团司令商议对策的12月6日，孙元良兵团奉杜聿明之命，移驻一个叫李石林的村子。可是当孙元良率兵团司令部到李石林时，村子已经被李弥的部队所占据，孙元良的司令部和部队只得停在打麦场上。几经交涉，李弥兵团仍然不肯从李石林撤出去，只给出了几间房子。此事在孙元良心中留下了极为不满的情绪。所以，当天在研究对策时，孙元良坚决主张各自突围，保存自己的力量。而且他一回到部队，就立即布置突围。当他向部下宣布突围决定之后，就下令切断所有电话线路、关闭电台，因为他怕杜聿明变卦，或发来什么新的命令。孙元良向十六兵团所布置的突围出去之后到达的方向，在十六兵团将领的回忆录中有两种说法，一种说法是到阜阳集中，一种说法是先到潢川、信阳，再到武汉。但是，从孙元良当时的种种做法来看，很可能应当是后者，因为他当时既怕被解放军消灭，也怕为国民党军队的嫡系垫背，他应当想尽可能靠近四川，方能保全自己。
12月6日下午8时，孙元良兵团向西北方向突围。在突围前，孙元良下令将所有炮弹全部打光，然后将重炮和各种车辆全部炸毁。他的这一行动，让杜聿明和邱清泉都知道了他要突围，加之所有通信又联系不上，气得邱清泉向第二兵团下令：凡是发现十六兵团的人要从二兵团的阵地上通过，一律杀无赦！
孙元良突围时，他是跟着全兵团装备最好的四十七军一二五师（该师有战车营）行动。由于这天晚上一片漆黑，一点月光也没有，突围一开始就很混乱。很快，突围企图就被包围线上的解放军发现，立即受到强大的阻击。一些部队在夜色中跑到了邱清泉二兵团防区，又受到二兵团的猛烈射击，结果更是混乱。最后孙元良兵团的散兵一万多人都当了解放军的俘虏，还有几千人无法突围，只好退了回去，被杜聿明集团的各个部队临时收容之后，暂时编为一个师，交七十二军代管。在这一万多俘虏之中，包括四十一军军长胡临聪、副军长陈远湘，四十七军军长汪匣锋、副军长李家英。突围中兵团参谋长张益熙则被击毙。只有狡猾的孙元良得以逃脱，他是躺在死尸堆中装死，待周围平静之后爬了出来，逃到一户农民家中，用钱换了一套农民服装，再混进难民队伍，逃出了包围圈。
在杜聿明集团的3个兵团中，孙元良的十六兵团就这样完蛋了。
杜聿明和邱清泉这时已经别无他路，只能是想方设法冲出包围，向南开进，争取与同样处于包围之中的黄维兵团会合，会合以后再作下一步打算。要向南开进，就必须冲开南边的包围圈，打得最激烈的战场是鲁楼。
鲁楼是一个不大的村庄，位于包围圈的正南方，它的西北方是陈官庄，东北方是青龙集，一条叫王引河的小河从村边流过，这里，是杜聿明集团大部队向南开进的必经之路。从12月4日开始，邱清泉兵团的七十军和七十四军就在这个方向进行进攻，妄图通过鲁楼向铁佛寺前进，一直未取得实质性的进展。但是，仗越打就越显得这个地区的重要。所以，粟裕对这个地区给予了极大的重视，他说：“守住了鲁楼，就等于堵住了王引河的口子。”为此他命令坚守在鲁楼的华野十纵必须守住鲁楼。为了增加十纵的火力，粟裕特地把华野特纵的重炮调到了十纵的阵地上。
十纵指战员在宋时轮司令员的指挥下，在鲁楼一线修筑了较为完整的工事，针对邱清泉兵团重火器较多的特点，十纵特地在战壕的两侧修筑了大量的防炮洞。这种防炮洞，对于减少敌人的炮轰和飞机轰炸给我军造成的损失，起到了明显的作用。
从12月4日到12日，邱清泉兵团向鲁楼（包括鲁楼东边的豆凹、西边的穆楼和南边的李楼）展开了一次又一次进攻，每次进攻都有飞机支援轰炸，都用坦克打头阵，我十纵二十九师在师长肖锋的率领下，用成捆手榴弹和炸药包炸敌人的坦克履带，用迫击炮和当时还不多的火箭筒对坦克抵近射击，用自己拿手的近战、肉搏战和敌人拼，一次又一次将敌人挡在阵地前面。我二十九师有的连队打得全连只剩下几个人，也仍然坚守在阵地上。邱清泉先用七十军冲，再用七十二军冲，最后调上了国民党军队的王牌第五军冲，还专门让二兵团七十军九十六师的师长、二兵团中最出名的不怕死的战将邓军林到侧面进行助攻，鲁楼这个原有72户人家的村子完全打成了一片废墟。12日这天，敌人用了几十架飞机进行狂轰滥炸，然后以整连为单位进行反复冲锋。为了减少损失，华野司令部命令十纵二十九师撤离鲁楼，由鲁中南纵队的四十七师在铁佛寺、四十六师在大小刘庄的第二线继续阻击敌人。
为了表彰十纵在鲁楼阻击敌人所取得的巨大胜利，粟裕和谭震林特地给十纵颁发了嘉奖令，嘉奖他们“贯彻了这种坚决顽强、英勇奋斗的战斗作风，给予妄图南逃的杜聿明、邱清泉之七十军以连续迎头痛击，毙伤敌数千以上，确保了鲁楼、李楼阵地，对于完成全歼杜聿明集团的任务，起了重大作用”。
鲁楼的南边，是郭楼和李楼。我军虽然撤出了鲁楼，邱清泉还得在郭楼和李楼的阵地上和我军争夺。
守卫郭楼的，是我华野二纵的六师。当华野司令部命令十纵二十九师撤出鲁楼之时，二纵六师就受命担任了在正面阻击敌人的任务。粟裕特地给六师师长吴华友打电话：“你们的阵地一定要寸土必争，不准后退一步！”
由于郭楼原来处于阻击线上的第二线，所以各种工事的构筑要比鲁楼更为完整和合理，在敌人进攻方向的防御阵地上不仅有纵深的战壕和火力点，有3层鹿砦，还有防坦克壕，在几个小村庄之间，都有交通壕相连，每个村庄都建成了环形阵地。在郭楼阵地上，六师的3个团、100多门迫击炮全部摆上，火力是有主有次，有正有侧。在阵地的后面，有特纵的两个炮兵营和二纵的炮兵团进行火力支援。在后勤保障上，我军有从敌人手中缴获的30多辆汽车昼夜奔驶，从徐州源源不断地运来各种弹药。此外，二纵司令员滕海清把二纵的四师就放在后面，作为六师的预备队。
邱清泉仍然是让七十军担任主攻，让他的得力战将邓军林在一线冲击。从12日到16日，七十军用了一切办法，邓军林本人坐在坦克中带头发动冲锋，最后也只是攻下了郭楼旁边的李楼，他们始终冲不过郭楼的阻击阵地。
根据邱清泉兵团参谋长李汉萍的回忆，邱清泉在向南突围时，的确是把一切办法都想尽了，做了最大努力。在打得最紧张时，连后事都详细做了交代，决定如果邱被打死了，二兵团就由七十军军长高吉人指挥，高吉人被打死了，就由二兵团副司令官舒存指挥。可是，无论如何拼命，在从12月4日到15日的进攻中，总共前进还不到两三公里。
12月16日以后，邱清泉再也没有办法冲过南边的阻击线，杜聿明妄图突破包围圈的企图已经失去了任何可能性，只能在包围圈中困守。加之12月16日这一天，黄维兵团已经在双堆集全军覆没，杜聿明集团也没有了再行向南进攻的意义。现在摆在杜聿明面前的现实问题，已经不是要不要去援救黄维的问题，而是有没有人来援救他们自己的问题。
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