闡述
薛岳通過淮北第一期作戰和隴海戰役，攻占淮北大片土地，解除解放軍對徐州的威脅，從而打破了***在內戰爆發前制定的南線戰略，使國軍漸漸逼近了中共華東根據地的中心區。到8月中旬的後幾天，隴海戰役大局已定，薛岳開始籌划進攻中共華東根據地的首府淮陰了。為了加強進攻實力，薛岳徵得國防部同意後，調整74師由南京浦口北運徐州東北的大廟集，7軍171師向泗縣開進，整26師41旅由淮南調到雙溝、古城集一帶，使國軍在淮北津浦路東戰場上的兵力增加到了12個旅（師）。而此時，位於淮北的解放軍山野主力雖在淮北第一期作戰中遭到重創，可還保有相當實力，泗縣戰役後又利用幾天的休整，補充了大量兵員，戰鬥力基本恢復。薛岳算了算陳毅手裡有25個主力團，加上在高郵、寶應等地休整的6旅、13旅，共30個團，在兵力上仍然與國軍旗鼓相當。當然，國軍畢竟在兵力上不占優勢，所以薛岳也格外小心，攻占淮陰這樣有重兵防守的要地，還得以巧取勝。不過，這時他還不完全清楚解放軍的部署情況,17日，薛岳根據自己的構想，下達了戰役的第一步作戰命令：
匪情
（略）
作戰計畫
本署按照第二期綏靖計畫，應先殲滅宿遷亘台兒莊運河以西奸匪，再向淮陰進剿之目的，各兵團之部署及任務如左：
（甲）右翼兵團司令官夏威(第八綏區主任)
子、第7軍準於8月21日分由泗縣、長直溝前進，向新集、高集、大李集、大王廟、官山集、桃園、睢寧城、王后林、凌城鎮、埠子集、宿遷城進剿，準於21日攻占新集、高集，23日攻占大李集、大王廟，24日攻占官山集、桃園，26日攻占睢寧城，28日攻占王后林，29日攻占凌城鎮，30日攻占埠子集，9月1日攻占宿遷城，後控置於埠子集、宿遷附近待命進剿。
醜、整69師（欠99旅）附整26師之41旅準於8月21日由古城集、雙溝前進，向朝陽集、大王集、小王集、龍集、睢寧城、高作、耿車鎮、宿遷城進剿，於21日攻占朝陽集，23日攻占大王集，24日攻占小王集及龍集，26日攻占睢寧城，28日攻占高作，30日攻占耿車鎮，9月1日攻占宿遷城後,主力控置於耿車鎮、宿遷附近待命進剿。該師92旅以一營於大王集、旅部率一營於雙溝、一營於房村、張集建碉守備，並清剿後方散匪，確保交通、通信、運補之安全。
寅、整74師準於8月21日由廟山圩、單集前進，向占城集、土山鎮、八岔路、古邳鎮、魏集、高作、皂河鎮進剿，準於21日攻占占城集，22日攻占土山鎮，23日攻占八岔路，25日攻占古邳鎮，26日攻占魏集，28日攻占高作及皂河鎮，後待命進剿。
卯、右翼兵團向睢寧城、高作、宿遷城攻擊時，各部就近均歸李副主任延年統一指揮，必須絕對協力戰鬥殲滅奸匪。
（乙）左翼兵團司令官馮治安(第三綏區主任)
子、整28師（欠80旅）附整57師之預3旅準於8月21日以一部由曹八集、主力由板橋集前進，向碾莊圩、耿集、宿羊山圩進剿，準於21日攻占耿集，22日攻占碾莊圩、宿羊山圩後，以一團向泇口圩運河西岸追剿，主力控置於碾莊圩、宿羊山圩待命進剿。
醜、整59師及整77師準於8月21日以主力由東西朱果山向汴塘、車輻山圩、水晶溝莊進剿，於21日攻占汴塘，22日攻占車輻山圩，24日攻占水晶溝莊，後對台兒莊之匪嚴密箝制待命進剿。整77師以一部由耿樓向黑山前進剿，於21日攻占黑山前，爾後協力各據點對北嚴密警戒確實掩護左側背之安全。
寅、第19集團軍之整51師於運河北岸北韓莊附近箝制攻擊，確實掩護左翼兵團左側背之安全。
（丙）第1快速縱隊控置於徐州附近為戰略預備隊。
（丁）右翼兵團與左翼兵團作戰地境為曹八集南五里之單莊—魏家—鍾瓦屋—西雲龍墓—宜塘—前朱樓—新集—馬集—畢莊相連之線，線上屬左翼兵團。
作戰命令下達
達作戰命令下達後，各部紛紛開始作戰前準備。而同時，國軍統帥部對攻占淮陰的作戰也格外重視。8月19日，國軍參謀總長陳誠在徐州與薛岳召開軍事會議，專門商討進攻淮陰的作戰計畫。在會上，薛岳提出了自己的構想：首先按照17日下達的命令國軍攻占宿遷、睢寧、洋河鎮等地，打開通往淮陰和沭陽的門戶，並擺出一副進攻沭陽的架勢。沭陽是解放軍由蘇北退往山東的必經之地，這樣的要地解放軍不能不爭，必須將主力部署於沭陽一帶，待解放軍將注意力全部轉移於沭陽地區後，淮陰的防禦就空虛了，國軍以主力由洋河鎮向淮陰突擊，同時以有力一部掩護主攻部隊北面、阻擊解放軍主力南援。此外，為保證主攻方向的進展，位於蘇中的第一綏靖區和位於徐州東面的第三綏靖區必須牽制住當面解放軍，不使其向淮陰增援。這樣，淮陰唾手可得。這個計畫周密細緻，得到了與會國軍將領的一致認同。於是，會議決定就照薛岳的意見制定作戰計畫。
作戰方針定下來了，誰來擔任主攻呢？薛岳自然心中有數。早在8月初，整74師師長張靈甫來徐州受領任務時，薛岳就向他講明，徐州綏靖公署的下一個作戰目標就是攻占淮陰，並指出：“這次我用‘毒箭穿心’戰術以74師直取淮陰。”這下整74師的立功機會又來了。張靈甫頓時心花怒放，連連點頭稱是。會議結束第二天，他還不放心，又把張靈甫找來，語重心長地囑咐道：“我的作戰計畫——挖心戰術，只有你師才能完成這個任務，你們進軍行動要神速，鑽到淮陰，出其不意，將共軍軍部所在地淮陰拿下來。沿途小股敵人，能吃掉的則吃掉，不能解決的派適量兵力把它監視起來，不可遲滯主力的行動。”張靈甫遂領命而去。8月21日，國軍新的進攻又開始了。
這時，在山野司令部，陳毅正焦頭爛額地接受著上上下下的一致指責，如同坐在火山口上。泗縣失利使他的聲望大跌，下面對他卻越來越不賣帳。他曾想調山野1縱等部作為後續部隊，由山東馳援淮北，可當1縱行進到臨沂時，留守山東的山東軍區副司令員張雲逸等人以國軍有進攻臨沂的企圖為由,強留該部投入魯南戰場，給臨沂看大門。陳毅只好將這事擱置下來。由於1縱等部無法南來，陳毅感到自己的兵力不足以遏制國軍的進攻，就一個勁向中央反映，部隊經過一個月作戰，相當疲勞，還需要一段時間休整。***知道他對戰局信心不足，便親自去電，一面給他打氣，一面嚴令他以積極的行動打擊當面國軍。陳毅無奈，只好硬著頭皮準備迎擊薛岳的進攻。
8月21日，7軍和整69、74師依計畫分由泗縣、雙溝、廟山圩、單集等地向睢寧合擊，很快占領了新集、大李集、朝陽集、魏莊、大王集、占山集、古邳鎮等地。這時，陳毅發現進占大王集的國軍為整69師一部，兵力薄弱，當即命令山野2縱與華中9縱強襲大王集，怎奈國軍齊頭並進，相互間距很小。而解放軍只有兩個縱隊，既無法分割大王集守軍，又無力阻援，只得停止進攻。這一仗使陳毅認識到，在當前的情況下，就是殲滅國軍一部也無可能。於是，他命令華中9縱牽制遲滯當面國軍，掩護主力東撤休整待機。這樣，國軍的前進迅速就更快了。26日，國軍先後占領桃園、杜莊、楊圩等地，合力向睢寧城猛攻。解放軍華中9縱節節抗擊，無奈眾寡不敵，乃逐次分向魏集及睢寧東北撤退。27日下午2時，整69師攻占睢寧。而後，國軍又的乘勝猛追，於29日占領埠子鎮，並攻抵宿遷城下。於是，整69師和整74師會攻宿遷，守軍抵抗了一下就向洋河鎮及運河以東退去了。7軍繼續尾追，於9月1日攻克洋河鎮。至此，國軍右翼兵團順利完成了戰役第一階段的作戰任務。而解放軍方面，儘管主力未損，擔負掩護任務的華中9縱卻受到了一定的打擊，並在連續後撤中被弄得異常疲勞。
為了策應右翼兵團的進攻，國軍左翼兵團亦於8月21日開始進攻。由於這個方向上沒有解放軍主力部隊，國軍的進展迅速，尤以整28師為最。該師到次日日落前就占領了耿集、碾莊圩、宿羊山圩等地，而後又向泇口圩追擊。在整28師的北面，整33軍儘管前進速度不如整28師，其進展也頗為順利。21日整59師由東西朱果山、整77師由耿家樓、賈家橋沿運河南岸向東進攻。23日即攻占車輻山圩、燕子埠、花山子。正當左翼兵團司令官馮治安命令部隊向台兒莊進攻之時，淅淅瀝瀝的秋雨阻止了他們的前進。到9月1日，雨停了，國軍重又開始進攻。整59、77師在密集的炮火掩護下渡過運河，向台兒莊猛攻。守軍依據有利陣地與之對戰。雙方激戰到次日中午，守軍不支，北撤。國軍遂克台兒莊及其北面的板橋、馬蘭屯。台兒莊丟了，解放軍重要的燃料生產基地棗莊就危險了。坐鎮臨沂的解放軍山東軍區副司令員張雲逸感覺到了這種威脅，更不敢讓還在臨沂的山野1縱南下支援陳毅保衛淮、沭了。不僅如此，***在張雲逸等強烈要求下，電示陳毅，要將山野8師北調魯南，只因陳毅反對作罷。而在魯中，膠濟線上解放軍各部隊正受到第二綏靖區的巨大壓力，更無力南援。因此，解放軍山東戰場與華中戰場就被分離開了，這樣不利的局面一直持續到1946年底。
9月初，在完成了進攻兩淮的第一步作戰計畫、占領進攻出發地後，薛岳出人意料地命令部隊停了下來。他通過觀察發現，從8月21日到現在，解放軍主力並沒有受到真正的打擊。因其在逐步後撤的過程中得到了一定程度的休整，實力非但沒有下降，反而有所增強。而在國軍方面，原計畫用於主攻淮陰整74師主力尚在宿遷，作為戰役預備隊的整28師還在魯南，兵力分散，態勢不利於發動新的進攻。
據此，他得出結論：現在就強攻淮陰不是一個明智的選擇，必須運用謀略，以智取勝。於是，他命令：整69師主力守備宿遷，並頻繁調動，擺出向沭陽進攻的架勢；7軍在洋河鎮附近泗河上架橋，作出要在泗陽與解放軍決戰的姿態；整74師從宿遷秘密南調，隱蔽於7軍後面。國軍各部遵命開始行動後，整69師和7軍的動向為解放軍山野指揮部知悉。陳毅對國軍的調動困惑不已：薛岳到底想攻哪裡呢？根據最近得到的情報，薛岳的進攻目標淮陰。可為什麼在那裡只擺了個7軍呢？要知道，那支部隊可是桂系的起家部隊。他和桂系首領白崇禧又是冤家對頭，能信得過讓7軍打主攻嗎？想來想想去，陳毅越來越覺得薛岳要進攻淮陰的情報不可靠。於是，他把眼光轉向了北面的沭陽。那是從蘇北去山東的必經之地，如果丟了，在淮北和蘇中作戰的解放軍主力的退路和補給線就會被國軍切斷，後果不堪構想。而根據此前的戰場偵察，薛岳將國軍的頭號精銳整74師擺在宿遷。
陳毅認為，這明擺著要進攻沭陽。不過有可靠通過渠道得到的情報在，陳毅對自己的判斷也沒有十足的把握。於是，山野司令部於9月4日致電中共中央及華中軍區提出三個作戰方案，要求討論：第一案，北移沭陽，迎擊東進之整74、69師，此案可保持魯南的聯繫，但只能留華中9縱守泗縣、眾興集，力量不夠；第二案，就地出擊洋河，攻擊7軍2個師，估計要拼消耗，不合算；第三案，留現地待機。在電文的最後，陳毅提出自己的意見：執行第一案。***接到這份電報後，認為陳毅的分析有理，同意了他的意見。於是，陳毅於7日下達作戰命令：“本軍為便於新的機動，打擊可能由宿遷進犯沭陽之敵，或向南打擊可能由洋河進犯淮陰之敵，決以主力轉至泗（陽）、沭（陽）、宿（遷）縣屬地帶隱蔽待機。”具體部署是，華中9縱到泗陽以南，山野7師到大興集、2縱在新集、8師位於漁溝。實際上，陳毅將大部分主力用以對付沭陽方向之國軍，只留下久戰疲憊的華中9縱看守淮陰的門戶泗陽。這樣的部署正好中了薛岳的圈套。
9月6日，薛岳看到解放軍舉棋不定，知道他的謀略要成功了，遂下達了攻擊淮陰的命令：
匪情
（略）
部署
本部署以迅速攻占淮陰、淮安，殲滅蘇北奸匪之目的，以蘇北綏靖軍向泗陽、淮陰、淮安進剿，各部之任務如左：
（甲）第7軍準於9月11日由洋河鎮前進向臨河集、泗陽城、眾興集進剿，準於11日攻占臨河集，12日攻占泗陽城，13日攻占眾興鎮，後即以一部（二團）於眾興鎮，主力於泗陽城構築野戰據點、碉堡而固守之，並向來安、漁溝鎮佯攻，箝制運河北岸之匪而確實掩護74師側後之安全及策應作戰。
（乙）第74師準於9月11日以一部由羅家圩，主力由埠子集，隨第7軍之後，向泗陽推進，準於11日進至屠圓圩、洋河鎮，12日，推進至殷范棚子、臨河集，13日推進至胡大莊、大興莊後，超越第7軍續向南新集、陳家集、淮陰城、淮安城進剿，準於14日攻占南新集、15日攻占陳家集，16日攻占淮陰城，17日攻占淮安城，後即以主力於淮安城，一部（一旅）於淮陰城構築野戰工事而固守之。
（丙）第28師（欠80旅）準於9月10日集中於戚家圩子、凌城鎮間地區，準於11日推進至洋河鎮，12日以一旅推進至倉集為戰略預備隊，爾後隨戰況待命推進。
（丁）各工兵團任務：
子、工1團隨第7軍前進，任泗陽城至眾興鎮間各橋樑（能通行7噸半載重汽車）之架設，並迅速修築眾興鎮—泗陽—洋河鎮段之公路及協助架設該段電話線。
醜、工15團隨第74師前進，任淮陰—王營鎮間各橋樑（能通行7噸半載重汽車）之架設，並修築淮安—淮陰—泗陽城段公路及協助架設該段電話線。
寅、工5團於9月8日開駐宿遷，任洋河鎮（含）至宿遷段公路之修築及協助架設該段電話線，準9月11日完成，再協助完成工1團之任務。
（戊）第69師（欠99旅）附41旅為守備部隊，師部率60旅駐宿遷，派一營駐耿車鎮；41旅駐睢寧，派一營駐高作，一團駐皂河鎮；92旅率一營駐雙溝，一營駐大王集，一營駐房村。各部構築野戰據點、碉堡而固守之，並任宿遷—睢寧—雙溝—房村間交通之保護及散匪之清剿。
（己）以上各部隊均歸蘇北綏靖軍總司令李延年統一指揮，李總司令先進駐宿遷，待攻占泗陽城後，即進駐泗陽城指揮。
後方補給
各部隊均由宿遷—睢寧—雙溝—徐州兵站基線補給。向淮陰進剿時，由宿遷—洋河鎮—泗陽城兵站基線追補。
就在國軍按照薛岳的命令開始調動、準備進攻淮陰之時，解放軍內部還在為國軍的主攻方向爭論不休。以粟裕、譚震林為首的華中野戰軍首腦根據從國軍內部獲得的情報判斷薛岳的進攻目標是淮陰。因此，他們得知陳毅將山野主力北移、準備做保衛沭陽的部署後，立即致電陳毅及中共中央，要求山野主力南下，保衛淮（陰）泗（陽）。而陳毅向中共中央呈明他的理由之後，得到了***的支持。
儘管如此，粟、譚仍堅持自己的觀點，並以強烈的語氣電告陳毅：“如軍長（筆註：指新4軍長陳毅）仍堅欲北開，則我們堅決要求調2縱全部留下，由韋國清統一指揮，鉗制敵人，候蘇中主力北轉，以求阻擊南下之敵，否則華中局勢變化，責任難負。”陳毅收到這份電報後，沒有在意。通過幾天來的偵察，解放軍方面並沒有發現洋河鎮方面國軍增兵的跡象。這更堅定了他對國軍進攻方向的判斷。因此，他於9日致電粟、譚及中共中央：“淮北敵情正在變化中，7軍已南移靈、泗、睢、宿地區，由蔣軍接替，現再看數日，如蔣軍由宿遷東進，我軍及時出擊，或在宿遷、沭陽、新安之間殲敵，或西攻睢、宿地區，保證可以改變戰局，如是，沭陽、兩淮及魯南均不致引起突變。”同時，他指示：“粟、譚部隊仍以打下海安，爭取休整，相機轉移為好。”***收到陳毅電報後，當即復電，對陳毅的判斷深表讚許。
同時指示粟裕所部主要任務是休整，打不打海安可按實際情況決定。粟裕得到中共中央的命令後，雖感到淮陰危險，但不願放棄蘇中已到手的戰果，遂復電陳毅並中共中央，提出“劉鄧軍大捷，軍長率部亦準備出擊，淮北戰局開始好轉，兩淮危險大減。因此我們仍決定繼續攻占海安，以爭取蘇中萬餘人參軍補充”，海安得手後，休整一段時間，“再北移或西攻”。粟裕的建議很快得到了中共中央的同意。這樣一來，山野的注意力於沭陽、宿遷方面，而粟裕所部全力則攻擊海安，泗陽、淮陰的防務就變得薄弱了。
戰鬥經過
10日，薛岳偵知解放軍山野主力北移，立即抓住戰機，急令7軍提前一天發動進攻。7軍得令後，立即行動，當日即攻占了倉集。華中9縱司令員張震接到國軍開始進攻的訊息後，立即上報山野司令部。陳毅得知這一訊息，大吃一驚。國軍進攻淮陰的企圖已明。他知道華中9縱的戰鬥薄弱，在靈壁連172師都頂不住，更不要說7軍全軍了。泗陽一丟，淮陰就危險了。然而，如果山野主力增援泗陽、淮陰的話，一旦宿遷國軍向沭陽進攻，山野主力將腹背受敵，局面就不可收拾。而此時，山野一部已於9日根據他的命令渡過六塘河以北，準備迎擊宿遷東進之國軍了。
根據此態勢，陳毅決定改變原計畫，命令山野主力移到六塘河以北，準備繞道進攻古邳鎮、雙溝、睢寧，企圖搶在7軍主力到達淮陰之前占領這些地區，威脅國軍側後翼及補給線，以迫使7軍後撤。不料，華中9縱在泗陽一帶構築的工事不夠堅固，沒法擋住國軍的猛烈攻擊。因此7軍進展很快。11日拂曉，國軍以猛烈的炮火向王二、胡莊解放軍9縱75團陣地轟擊，步兵隨即發起進攻。
解放軍防炮經驗不足，幹部傷亡大半，部隊失去指揮。在國軍的連續衝擊下，陣地被突破，臨河集、大興莊、胡莊、徐大莊相繼失守。9縱被迫轉移到二線陣地，泗陽告急。陳毅這才發現自己對戰局的預測過於樂觀，乃急令向六塘河以北轉移的山野主力迅速南返，以全力於眾興集、漁溝間分批殲滅當面國軍。同時，***亦命令粟裕放棄海安，北援淮安。可命令才下達到各部隊，9縱的二線陣地又被突破。12日下午，泗陽失守。9縱被迫撤退到李口、徐莊、袁莊一帶。到這時，儘管戰場形勢已趨不利，遠在延安的中共中央仍然因泗陽地區只發現7軍的番號，因而認為進攻淮陰的國軍是孤軍突進，對戰局自然也出奇地樂觀。當天，***致電陳毅，提出圍殲7軍的意見：“你們此次殲擊南下之敵，務期必勝，首先只打一個旅，以期速決盡殲，得手後再打一個旅，決不可同時打兩個旅……”可到了第二天，***和陳毅發現他們的判斷是何等錯誤。
9月13日，7軍以171師渡過運河，向東進攻眾興集之山野7師20旅陣地。20旅原由地方部隊組建，戰鬥力不強，很快就頂不住了，被迫轉到來安。眾興集易手。而後，171師又乘勝追擊，一舉占領來安，進到包家河右岸，與解放軍隔河對峙。爾後，7軍在來安一帶構築工事，準備抵禦解放軍的反攻，確保進攻淮陰的側後安全。與此同時，74師於13日投入戰鬥，趁解放軍擔任淮陰方面防守的華中9縱連戰受挫、實力受到很大削弱之機，越過泗陽，向南進攻9縱75團防守之李口、徐莊、袁莊、五里莊一帶之第二道防線。75團寡不敵眾，陣地很快被突破，李口、吳家集等地相繼失守。得知整74師參戰，陳毅方才恍然大悟——上薛岳的當了。儘管十分懊惱，陳毅此時此刻還是非常清醒：當前的首要是保衛淮陰，既然在與薛岳的初戰對弈中，先失一著，戰役布勢已落後於對手了，若後面再有閃失，或許將是致命的。於是，他以山野司令部的名義下達命令：由華野戰軍政委譚震林統一指揮9縱、5旅、13旅、6旅18團和淮寶各地方部隊，擔任保衛兩淮（即淮陰和淮安）的任務。
同時，他作出部署：山野主力“擬殲眾興犯來安之敵”，而“9縱、18團應固守碼頭、楊莊一線”，“為防萬一，請準備隨時能炸破淮陰北大橋”。譚震林領命後，一面從蘇中、高郵急調5旅、13旅及淮南軍分區各部隊馳援兩淮，一面命令9縱及駐守南新集的18團竭力遲滯整74師前進。可援軍各部尚未到達，整74師就突破了18團的陣地，於14日黃昏攻占南新集。9縱副司令員饒子健親率75團向國軍反擊，未能奏效，被迫退到碼頭、楊莊一帶，與剛趕到的13旅共同組織防禦。15日凌晨2時，國軍以58旅和51旅並列分別由陳家集和楊莊強渡運河。因運河東岸河堤高於西岸，地形對守軍極為不利，而且9縱已經6日苦戰，彈藥告罄，哪裡抵擋得住在飛機和猛烈的炮火掩護下的國軍頭號主力的進攻？陣地連連告失。在這種情況下，譚震林不得不命令13旅投入戰鬥，反擊河東岸灘頭之敵。從上午開始一直到晚上，13旅對攻至楊莊附近的國軍51旅151團反覆衝殺達9次之多。部隊傷亡高達600餘人。當夜，碼頭、楊莊地區的解放軍被迫轉到運河東岸。這時，譚震林失去了信心，致電陳毅說反擊和堅守均難完成任務。在他的影響下，華中軍區司令員張鼎丞也感到形勢危急，向陳毅建議：山野除以一部阻止眾興之敵東進外，主力即淮陰，以穩定兩淮戰局。華中方面的意見不能不讓陳毅重新斟酌先前作戰計畫的可行性。不過，他畢竟沒有與整74師交過手，還不知道該部戰鬥力有多強。在他看來，兩淮地區已雲集了9縱、13旅和6旅等部隊，5旅也會很快趕到淮陰，加上淮陰附近的地方部隊，兵力上並不居於劣勢，如果部署得當，應該能夠拖住整74師。而這時，粟裕所部已由蘇中兼程來援，將於20日左右到達。到那時，解放軍再在淮陰方面組織反攻，有望擊潰甚至全殲整74師。那樣的話，整個華東的被動局面將徹底改觀。為此，山野必須於野戰中擊潰7軍，收復泗陽，切斷整74師的退路，以便爾後協同華中軍區部隊圍殲該敵。經慎重考慮，他決定仍按原計畫行動，遂一面命令山野主力加緊向漁溝附近集結，一面電示譚震林：“請考慮退守淮陰城垣，即令不幸敵突入淮陰，我軍能固守淮安，待蘇中主力趕到，局面仍可開展。”
可淮陰守軍的戰鬥力並沒有他估計的那么強，沒過兩天整74師就兵臨淮陰城下了。16日，整74師繼續向運河東岸解放軍陣地猛攻。譚震林眼看部隊在淮陰外圍支持不住了，即電告陳毅：“13旅昨日攻擊未奏效，敵人現攻擊很猛。為確保淮陰，決定把城西、城南變為水鄉，部隊以水設防，城北大橋是否破（壞），要看水的程度，部隊下午5時左右可以轉移完畢。”而後，他又聯合張鼎丞、粟裕等聯名致電陳毅及中共中央，要求山野主力南下。當天，13旅即受命扒開運河大堤。一時間，淮陰城內盡成澤國。然而，譚震林的這樣措施並沒有能阻止國軍的前進。17日晨，整74師師長張靈甫命令51旅和58旅為左右翼，57旅為預備隊，向淮陰攻擊，並懸賞200萬法幣，以獎勵先攻進淮陰之部隊。右翼58旅旅長盧醒為搶頭功，親赴先頭部隊督戰。在他的鼓舞下，該旅官兵人人奮勇，個個爭先，向解放軍陣地猛衝，很快就突破了解放軍9縱75團防線，攻占武家墩鎮和石工頭，逼近淮陰城。由於一路上勢如破竹，盧醒得意洋洋，以為解放軍已被擊潰，淮陰已是自己的囊中之物了，便一面督策173團速向淮陰挺進，一面迫不及待地給張靈甫打電話，聲言所部先頭部隊已進入淮陰。張靈甫得報，大喜，當即將賞金悉數發給58旅。可他們高興得太早了。將近中午時，173團推進到高興橋南方約100米處時，突然遭到於昨日到達的解放軍5旅的伏擊，損失很大。前衛營營長朱性侖當場陣亡，攻勢頓挫。這個突如其來的挫折使盧醒惱羞成怒。他即令前衛本隊先頭營對高興橋攻擊，並以炮兵火力掩護。可由於5旅是新到之生力軍，士氣旺盛，裝備齊整，且工事偽裝得宜，國軍付出了很大代價，到下午5點仍未能前進一步。這時，天降大雨。盧醒只好命令部隊停止攻擊，並向張靈甫報告了當天的戰鬥經過，並將謊報軍情的責任推給了諜報人員。張靈甫獲悉該旅謊報軍情，火冒三丈，當即命令盧醒，限其次日占領淮陰，並將此事轉報南京，請求懲處有關人員。是日，左翼51旅的攻擊也不順利。該旅於早晨由碼頭、楊莊向東攻擊，由於戰地溝渠河流密布，加以解放軍的英勇反擊，該旅前進十分遲緩，到日落時分才占領李莊—高頭一線。其間，解放軍13旅組織了三次反擊，給雙方都造成了很大傷亡。18日拂曉，國軍58旅一部冒雨偷襲解放軍5旅15團大王莊陣地，一舉突破該團陣地前沿，當天的激戰就此展開。為了加強58旅的火力，張靈甫將57旅炮兵營加強給了58旅，進攻胡莊、高興橋、道士莊等地。5旅拚死抵抗。各地戰鬥中以大王莊的攻防戰最為激戰。在國軍的連續衝擊下，守軍15團1營支持不住，大王莊失守。5旅旅長成鈞相繼調15團2營6連及13團2營增援大王莊，與國軍反覆爭奪，村落幾成廢墟。由於天雨雲低，視線極差，國軍不能充分發揮炮火優勢，而解放軍利用其近戰優勢，與國軍展開白刃戰。雙方傷亡都很大。至夜，雙方仍僵持於村落內。是日，51旅的進攻也受到解放軍13旅的頑強抵抗，到下午6時，仍被阻於李家莊—城隍廟一線。
就在解放軍華中部隊與整74師相持於淮陰外圍的時候，陳毅指揮的山野主力到達漁溝附近。薛岳擔心其繼續南下支援淮陰附近作戰，急令位於來安的7軍即向漁溝進攻，以牽制住該部。17日拂曉，7軍171師強渡鮑河，向漁溝方向突擊。陳毅得知此訊，大喜。通過泗縣戰鬥，他已領教了7軍的防禦能力，深知要在攻堅戰中殲滅和擊潰該部都不現實。自來安易手以來，7軍停滯於鮑河東岸，修築了大量工事。山野主力若是貿然出擊，一定會碰得頭破血流。現在該部脫離既設陣地，正好在野戰中圍殲之。於是，他迅即集中山野8師全部及2縱2個團、7師20旅1個團向漁溝以西出擊，當天即將171師包圍於漁溝以西趙莊一帶。171師師長劉昉見解放軍來勢洶洶，知道眾寡不敵，選擇包圍圈的薄弱環節，一舉衝破解放軍的包圍退回鮑河左岸。解放軍追之不及，僅截殲其少數掩護部隊。陳毅見171師退回，知道殲擊7軍的希望已十分渺茫，遂於次日凌晨命令2縱司令員韋國清率4、9旅全部輕裝，務必於晚上趕到淮陰。坐鎮淮陰的譚震林得知山野2縱即將趕到，大喜。此時，他已接到粟裕通報，獲知華中6師先頭18旅已接近淮陰，認為危機即將過去，便致電陳毅及中共中央：“我們明晚即可轉入反攻，首先殲滅敵人之一個旅，爾後再殲滅其餘部。”可他高興得太早了。還沒等2縱開始行動，7軍又出動了。當天一早，171師三個團以迅猛的動作直撲漁溝，先後攻占了漁溝西南及以西之西園莊、汪莊、王家。守備漁溝的21旅61團連連向陳毅告急。陳毅連忙電令2縱停止南調，協同8師及7師一部殲滅進犯漁溝之國軍。劉昉查知解放軍的行動後，立即命令部隊收縮於西園莊、王家、汪莊等地，依託村莊修築工事，就地固守。解放軍集中兵力將該部國軍包圍。由於泗縣攻堅失利的前車之鑑就在眼前，他們也不敢冒然發起總攻，先作了幾次試探性衝鋒以期查明國軍虛實，均遭國軍火力阻擊，被打了回來。雙方遂形成暫時對峙。這時，淮陰方面再度告急。陳毅不得已從漁溝前線抽調部分兵力南援。劉昉獲悉當面解放軍兵力減少，當即率主力突出重圍，向來安方向退去，只留下少數掩護部隊依託村落內的部分民房與解放軍相持。陳毅見圍殲171師的計畫完全落空，而2縱又被國軍掩護部隊拖住，無法脫身，只得命令19旅56團速向淮陰馳援。但是，這個決心下得實在太晚了，由於得不到及時的增援，淮陰方面的戰局急轉直下。
18日夜，譚震林並不知道漁溝方面的戰局已發生變化，仍根據先前得到的訊息，決定調整部署，一面加強正面防禦，一面派出部隊轉至整74師側後，準備於19日晚協同山野2縱和華中6師向攻城國軍發起反擊。不料，次日凌晨陳毅來電稱：4、9旅無兵去兩淮。譚震林頓時緊張起來，前線各部正在調整部署，處於攻擊準備狀態。2縱不來，防線就出現了空檔。一旦整74師發動進攻，後果不堪構想。果不其然，還沒等譚震林對淮陰防備作出新的指示，國軍攻入淮陰的訊息就傳來了。原來，當天入夜後，58旅俘獲了一名下級幹部。經審問，俘虜供出了解放軍在淮陰南面的防禦部署，並稱解放軍山野2縱當晚即來換防。同時，國軍還從俘虜口中得到了解放軍當夜口令。盧醒得到報告後，當即命令174團3營抽調兩個連換著解放軍服裝，偽裝成山野2縱的部隊，混進淮陰城，乘夜攻占南門。19日凌晨1時左右，偽裝成解放軍的國軍兩個連由高興橋以東2公里的康家莊附近偷偷越過解放軍華中9縱和5旅的結合部。渡過護城河後，該部又騙過城門崗哨，混入南門。拂曉前，進入南門國軍突然向守軍發動進攻。守軍措手不及。南門失守。國軍突擊營控制南門以後，又搶占了南街部分民房，並以迫擊炮對城內射擊。城中頓時大亂。正在南門附近指揮所內的5旅旅長成鈞得知國軍已攻入城內，驚慌失措，在沒有查明敵情的情況下，擅自率旅指揮所向東轉移，並令所部向東南方向退卻。這樣一來，護城河以南的解放軍防禦立即陷於混亂。
張靈甫抓住戰機，果斷命令58旅向淮陰攻擊前進。盧醒得令後，當即指揮部隊向孫老莊、大王莊猛攻。5旅各部與旅指揮所失去聯繫，群龍無首，紛紛盲目向城內和城東板閘鎮退卻。58旅趁機強渡護城河，於清晨攻入城內，與守軍展開巷戰。為了扭轉不利的局面，譚震林相繼調9縱預備隊和皮旅支援5旅，均未起到任何效果。這時，粟裕已趕到淮陰，見情況嚴重，感到再打下去只能消耗解放軍力量，不可能改變局面，就與譚震林下令放棄淮陰。根據命令，9縱撤到淮陰以東的欽工鎮，13旅撤到漣水，剛趕到淮陰城下的華中軍區特務團和19旅56團開回王營，18旅仍於板閘鎮附近待機。到黃昏時分，5旅最後一支掩護部隊撤出淮陰，淮陰城宣告易手。爾後，國軍58旅乘勝追擊，一舉攻占王營。解放軍在撤退過程中，相當混亂，不少部隊的建制被打亂。所幸，由於搜尋不嚴，整74師並未發現這一情況，沒有進行進一步追擊，而是停下來休整，喪失了擴大戰果的機會。
整74師攻占淮陰大大打擊了解放軍的士氣。薛岳乘勢命令7軍迅速攻占漁溝，以保障整74師的側翼。20日晨，171師遵命再次向漁溝發動進攻。此時，陳毅已率山野主力向王營、西壩地區轉進，漁溝防禦力量受到削弱。因此，國軍沒費什麼勁就占領了漁溝，並一直追到六塘河南岸。
淮陰、漁溝的失守使中共中央意識到依淮北方面的作戰力量，無法在短時間內擊潰淮陰方面的國軍主力，乃於20日指示陳毅、粟裕、譚震林等人：“我放棄淮陰後各部主力撤至距敵較遠地區休整，以一部擾擊敵人，待1、6師到達之後，待敵分散有機可乘之時，各個殲滅敵人。”據此，陳毅和粟裕相繼發出休整命令，並準備撤出淮安。於是，淮安附近的解放軍主力開始撤退，只留下6旅和淮南軍區部分地方武裝擔負掩護任務。
解放軍將從淮安撤退的訊息很快被張靈甫獲知。他當即決定派57旅由淮陰向淮安方向追擊。21日拂曉，57旅分為左右兩翼向淮安進攻。右翼經百子堂、百子山、楊家圩直撲板閘鎮。解放軍6旅依據既設陣地頑強抵抗。國軍在飛機和猛烈的炮火支援下，狂攻半日，幾乎將解放軍的工事夷為平地。6旅這才放棄板閘鎮，向淮安退卻。與此同時，國軍左翼強渡鹽河，並攻占了河下鎮。傍晚，國軍左右翼於淮安城下會合，而後分別由北面和西面猛攻淮安城。戰鬥中，解放軍遭到很大傷亡，淮南軍區六合支隊政治部主任陳明忠也中彈犧牲。戰到22日上午，解放軍為避免更大的傷亡，不得不棄城向漣水方向退去。57旅隨即進占淮安，為淮陰戰役畫上了個句號。
