王近山、杜义德指挥南集团，遵照野司规定的时间，十二月六日十七时，发动了对敌人外围据点李土楼、小周庄的进攻。
开到此地只两天多的华野七纵十九师，几乎没有什么准备时间，向前运动的交通壕、进攻出发阵地都来不及构筑好，也按时发起了对小周庄之敌的进攻。他们以秋风扫落叶之势，席卷小周庄，全歼守敌两千三百人，俘虏副团长以下一千二百八十一人。
中野六纵十八旅五十二团、陕南军区十二旅三十四团等两个团攻打李土楼。
用炮击完成了前沿清扫，向纵深延伸不到一分钟，五十二团就迫不及待地冲出去。从村东北角突破敌人前沿，插进去猛打猛冲，分割开敌军。
三十四团主力从西南方向突击，村外水塘边的敌人凭借优势地理条件，将其阻住；该团另一部分从敌人侧翼插入，与正面受阻的主力呼应，终于击溃了敌人，全歼了守敌二十三师六十九团的一个营又一个连。
八日拂晓，敌人企图依托尖谷堆的优越地势，夺回李土楼。
接替李土楼防务的陕南军区十二旅三十五团坚决反击，打退了敌人六次冲锋，巩固了阵地。
总攻的第一天，王近山南集团首战告捷，攻下了几道防线，迫近大王庄、小王庄。
大、小王庄和双堆集东北面阵地是黄维兵团司令部小马庄在东南方向的屏障。所以，解放军志在必得，蒋军赌命死守；一场恶战避免不了。
十二月九日黄昏，解放军炮火对大王庄敌阵进行了一小时轰击；炮声震得地动山摇，硝烟遮天盖地久久不散。炮击延伸之后，华野七纵二十五师五十八团以轻机枪连和冲锋枪营开路，迅速放倒一排排胆敢阻击的敌人，冲进大王庄。短时间的战斗，就歼灭了守敌十八军八师之三十三团。
当夜，蒋军步兵借助炮火掩护，疯狂向大王庄反击，意在将这片屏障夺回去。接防大王庄的华野二十五师五十九团顽强抗击。但敌人越来越多，五十九团伤亡很大，只好退出。只有该团一营的一部分战士仍坚守村西南角。
二十师张怀忠师长急调四十六团增援。
四十六团首长率部赶去，统一指挥本团和二十五师之五十九团，消灭了反扑回到大王庄的蒋军，夺回了这片让黄维揪心的屏障。
正因为系揪心之地，就不能失去；十八军军长杨伯涛派两个尚称完整的两个团攻打大王庄。以炮火轰击了五十分钟，将村内外打成火海。然后，步兵在坦克导引、屏蔽下开始进击。有几辆坦克还从两翼迂回到村南的解放军阵地侧后袭击，以收腹背夹击之效。华野七纵五十九团一营与中野四十六团一营配合坚守，逐沟逐堡反复争夺，寸步不让。
华野七纵从华东带来了反坦克火箭筒，此刻派上了用场。这玩意儿体积小，连筒（发射器）带弹仅十二公斤，效能却极好，只要打中，连当初德国“虎王”坦克都得瘫痪；这是华东局所属大连兵工厂借用苏联图纸自制的。华野五十九团有一个排能熟练地使用这种兵器。不到半个小时，就将前后五辆坦克打翻在那里了，其中有两辆还大火不止。
敌人步兵的冲击也十分强劲，人数多，狂劲足，倒了一拨又来一拨；阵前的尸体狼藉，堆了一层又一层。战斗进行了七个多小时，敌人见攻不下来，只好放弃了。
当天夜晚，小王庄蒋军不愿重蹈大王庄蒋军死伤过半的覆辙，挂起白旗向华野七纵投降了。
解放军三个进攻集团全部剥开了黄维兵团的防御外壳；至此，黄兵团的内层防线就暴露在了解放军十万支枪的枪口下了。
惊天动地的枪炮声和震人心魄的喊杀声，使黄维几天来都睡不着觉。他的兵力越来越少，地盘越来越小；最初他还指望凭借他十二兵团强大的实力保住一块空间，充当蒋介石整体计划的一枚棋子；后来，随着战斗的深入展开，他意识到充当“棋子”的资格也失去了。军心涣散，部下各寻出路，成建制的投降越来越多，势如决堤之水，怎么也堵塞不住。
八十五军所属的二十三师和一一〇师一个团、后方师一个团，挤在双堆集东南角落；八十五军军部挤在一间小茅屋里，军属炮营、勤杂部队则在双堆集东北空地上露宿。全军官兵忍饥挨冻，怨声载道。
八十五军的二十三师最初接替十八军在双堆集东南几个小村的守卫任务，刚进入阵地就遭到解放军的打击。这个师是湘军，地域封建意识较浓，十分团结。他们的后方是十八军（中央系）阵地，戒备森严，不许他们后退，形同督战队；这引起了他们上上下下强烈的愤慨。这两个军初次靠在一起作战，彼此没有信任感。空投的粮弹极为有限，不少落到解放军阵地上了，分配给各师的自然就很少。但二十三师见分到手的东西如许菲薄，总怀疑十八军比他们多。师长黄子华几次以弹药打光为名，要求补充；而兵站每次都是平均分配，并无存余。黄子华不相信，去找黄维说理。黄维怎么解释，他也不听；只得叫十八军抽出一部分给他。十八军有卡车营，从出发地拔寨时就满载弹药，这个与后来由兵站分配多少无关。十八军军长杨伯涛为了安抚替自己挡枪炮的二十三师，也同意给黄子华一些。不料这样一来，更加深了二十三师的怀疑，确认十八军不是一般的多分而是极大的多分了。
现在解放军多支突击部队伸入八十五军多处阵地，与其形成犬牙交错状态。八十五军情势危急，吴绍周的军部和其下属黄子华部只一箭距离，等于处在前沿了。吴绍周军长要求杨伯涛军长给他让出一个摆放其军部的位置。杨伯涛就请吴绍周及其军部人员到十八军军部同住，合组指挥部。
吴绍周便搬家过去。吴绍周及其副军长张文心、参谋长陈振武、几个参谋人员与杨伯涛军长合用一间屋子；通信系统全部使用十八军的，不再另设。这么一来，使十八军不少军官发生猜疑，认为是黄维密令十八军将吴军长和八十五军军部监视起来了。在廖运周起义后，产生种种猜疑是很自然的；但解放后杨伯涛坦陈，他确实没有受到过黄维的类似指示。
十二月八日夜，吴绍周和杨伯涛在屋子里研究情况。二十三时许，双堆集东南面传来一片喧哗，十几分钟后就沉寂下来了。不久，十八军阵地上的军官打电话禀报，二十三师副师长周卓铭要进双堆集，说有要事面禀吴军长。
周卓铭进来后，报告说：“二十三师阵地被共军攻破，官兵星散，我一个人逃了出来的！”
杨伯涛寻思，既然是“攻破”，怎么听不见枪响呢？瞅了瞅吴绍周，见吴并未追问；自己不是八十五军的人，不便说出自己的疑惑。
后来才知道，黄子华率二十三师投诚了，十几分钟前就让出了阵地。周卓铭其实也参与了这事，他没跟着黄子华走，是想替大家照顾后方家属。
二十三师向解放军让出了阵地，使十八军失去了挡箭牌，全部阵地敞开了。黄维、胡琏更加惶恐失措；两人瑟缩在掩蔽部里经受着解放军一阵紧似一阵的炮击威压，一筹莫展。
十二兵团到了最后的“弥留”阶段。
这两个人是不愿投降的；剩下的只有两条路：被打死和孤注一掷地突围。他们选择了后者。
黄维的突围计划是采取“四面开弓，全线反扑，觅缝钻隙，冲出重围”，说白了就是四散逃命。
他认为解放军围攻的重点是在双堆集的南面和东南角，目的在于挡住十二兵团逃往蚌埠的路；西面和北面应该是解放军的后方，除直接参与围攻的兵力外，第二线梯队配备的兵力必定不多。基于这种判断，他确定主要突围方向是西、北、东三面。具体部署是：
覃道善十军所属七十五师、一一四师残部向东突围；出去后再南折，奔往蚌埠。
十八师主力向东北角突围；脱离与共军的接触向东北方向绕个大圈再折往蚌埠。
十八军之十一师向正西面突围；由黄维、胡琏亲自指挥战车队向前开路，步兵紧随其后。黄维、胡琏、吴绍周各乘坐一辆战车。只要前面的战车打开一个缺口，他们就奋力冲出去。
杨伯涛率一一八师和兵团全部工兵、炮兵残余部队，向西北角突围；突出去后向西绕个大圈，再向南折往蒙城或蚌埠。
全兵团突围出去后，胡琏指定的集合地是凤台县。
临分手时，胡琏特意叮嘱杨伯涛：“合肥系桂系势力范围，李品仙[1]在那里经营多年，盘根错节，对我们持敌视态度；要告知所有干部，决不能奔那个范围去，他会缴我们的械！”
黄维、胡琏命令各部队将能够带走的武器如机枪、小型迫击炮、步炮，无论官兵都须人手一件，尽量带走；没法带走的兵器如重迫击炮、山炮、野炮、榴弹炮，一律破坏。
十二兵团的受伤官兵一万多，都扔在原地，无人照顾了。（解放军到了后，组织民工将他们抬到后方医院救治。）
突围命令大体上指定了各部突围方向和集合地点；具体行动并没认真规定，以致不到十六时电话线就收起来装车了，彼此不通消息，各自为战各自逃生。
杨伯涛多年以后指出，造成这种局面的首要责任在兵团最高长官。胡琏强调，为了保密和保证突然性，各部队须待夜幕落下后才可行动。杨伯涛严格遵照命令，处理完一切善后事宜，到黄昏后才行动。而黄维、胡琏就像惊弓之鸟，十六时就带领十一师和战车部队动身突围；根本没有通知杨伯涛和覃道善。直到杨伯涛出外瞭望情况，发现西北方向乱成一片，有人向他报告黄、胡两位司令官提前跑了，他才知道被人家“扔死耗子”了。杨伯涛赶紧命令部队行动，火速向外冲。
但是，黄兵团光天化日之下向外冲，是很容易就被发现的。大批解放军立刻如倾山填海般将这股已无多少力度的浊流堵塞住了，同时竖起了一道由强大火力构成的铜墙铁壁；除了少数漏网之鱼，大部分虾蟹都没逃脱。
杨伯涛亲自率卫队督战。事前选定了一名最勇悍狂暴的韩姓营长，命他带前卫营冲锋开路。这个营长上阵不到十分钟就被打成了筛子；前卫营无人约束，乱作一团。杨伯涛和跟随他的部队前进不得，后退也无路———双堆集内没有人再敢开枪抵抗，只听得解放军一片缴枪不杀的喝令声。
杨伯涛明白，另一个方向进攻的解放军已经占据了双堆集；他赶紧带领残部折向黄维、胡琏和十一师逃窜的西北方向，幻想跟上十一师的后卫部队。他不知道十一师已经被打垮了。结果他迎头遭到解放军枪击，又慌忙掉头再往回跑。到处都是解放军的喊杀之声，往哪里逃呢？随行的残兵败将、他的几名副官陆续作鸟兽散。杨伯涛绝望了，一头跳进小河去寻死。不料水浅，只及胸部，一时无法淹死；水寒彻骨，实在受不了，只好又爬上岸去。正撞上一队解放军，他只好束手就擒。
十一师残余部队在战车配合下，保着黄维、胡琏居然冲了出去。
胡琏乘坐的战车跑得快，逃脱了；黄维可没那么幸运，战车发生了故障，下车步行时被解放军捉住。
十一师师长王元直和十军军长覃道善及其几个师长也做了俘虏。
八十五军军长吴绍周没有使用黄维分配给他的一辆战车，也没有跟随突围，坐在兵团部等待被俘；他自度逃不出去，也断定黄维他们逃不出去。
淮海大战的第二阶段即围歼黄维十二兵团，共计歼敌十一万四千九百三十九人，其中击毙五万九千四百四十七人，俘虏四万六千六百九十九人，投诚三千二百九十三人，起义五千五百人。
[1] 当时李品仙的职务为安徽省政府主席兼保安总队司令，同时遥领华中剿总副总司令 。