十一月十七日，参谋总长顾祝同乘飞机到碾庄上空，与黄百韬通电话。
“黄司令官吗？我是顾祝同，总统派我代表他来看望你！”
“谢谢总统，谢谢总长！”
“黄司令官，目前战况如何，望如实告诉我！”
“报告总长，局势危如累卵，我兵团外围的四十四军、一〇〇军已经覆灭，仅有二十五军、六十四军尚在碾庄、大院上等少数村庄苦撑！请总长催促邱清泉、李弥以党国大局为重，尽快打过来……”
“焕然兄呀！”顾祝同恳切地呼叫黄百韬的表字，“杜副总司令亲自在前线督战，邱、李两兵团也很尽力！但是，两个兵团打到如今已伤亡过半，在陇海路两侧遭到共军凶恶阻击，实在是无法前进！焕然兄如果能集中兵力向西突围出去，与邱、李两兵团形成两面夹击之势，共军必败，我军必能挽狂澜于既倒！”
黄百韬默然，明白外援无望了。
顾祝同不断喂喂，“焕然兄，怎么不说话了？”
黄百韬黯然神伤，叹道：“那还有什么说的呢？我临难不苟，对得起总统，问心无愧足矣！”
顾祝同的飞机飞走了。
黄百韬心里很悲哀，对二十五军军长陈士章说：“突围是完，不突围也是完！即使你我舍弃部队突出去了，难道就为了让邱清泉看我们的狼狈相吗？还不如坚守此地打到最后，一死而已，没什么了不起的！让黄埔同学看看，我们非黄埔系的人是怎样忠于总统的！”
十一月十九日，解放军的包围圈越缩越小。黄百韬兵团残存人马龟缩在碾庄圩地段较为狭小的区域内；兵团部、二十五军军部、四十师在碾庄、尤家湖，六十四军的四个团在大院上、吴庄等几个村内。
碾庄有百多户人家，由两道围墙护围，两道围墙之间有一百米左右的开阔地。两道墙上都有地堡等工事，组成严密的火力网；围墙外有水壕，宽十多米，水深一米多。村内黄百韬的兵团部、卫队营、工兵营、炮兵、二十五军和六十四军各一个团，总共一万人。
十九日二十二时，华野动用一百多门重炮，对碾庄敌阵进行轰击。几千发炮弹连续爆炸，冲天的火光、浓黑的烟团把碾庄覆盖得严严实实，停炮后半个多小时也没有消散。
六纵承担支援中原野战军作战的新任务，一天前撤走了；对碾庄的最后攻击由四纵、八纵、九纵承担。
九纵从南面突破，两天之间进展不顺利。敌军死守南门外水壕上的一座小桥。九纵二十五师所挖掘的交通沟距碾庄外壕五十米左右，从交通沟向外壕进攻期间暴露时间过长，以致黄兵团守军早做了准备。他们在南门正面部署了二十挺机枪，待华野战士过桥时，开火扫射，打倒了不少。
九纵司令员聂凤智亲临主攻南门的七十三团指导。
一营董万华营长向他禀报，有个战士曾试探水深，仅只及胸，徒涉可过，不必一定要按照团里的决定强攻过桥。
聂凤智点点头，心里有了主意。指示暂停进攻，继续发展工事。实施“迫近作业”，把交通沟向前开掘，直抵水壕边。重新攻打时，以突然的动作跃入水壕，徒涉过去；纵队炮兵届时集中炮击南门一段，压制敌军火力，步兵突击队紧贴炮弹的硝烟冲进圩墙。
战斗按照聂凤智的具体策划重新打响。四十七团第二连指战员跳进冰冷刺骨的水壕，借助身后综合火力的掩护，徒涉过去。很短的时间就在西南角突破了第一道圩墙，撕开了突破口，构建了掩护友邻部队突击各段圩墙的阵地。
七十三团一营在正南面攻击。涉水过壕之后，连续打掉了几个地堡，冲进第一道圩墙。
正南面、西南面的第一道圩墙全部被解放军占领后，蒋军凭借两道圩墙之间开阔地上的地堡，用火力封锁道路，随即又组织反冲锋。双方拼杀非常激烈。
八纵的一支突击队也赶到了，及时介入了战斗，在九纵七十三团右翼协同攻击。有了兄弟团队支援，七十三团终于冲开了第二道圩墙，进入碾庄内。在战斗中抓住了不少俘虏。
据俘虏供述，黄百韬此刻躲进了东北角钟鼓楼下的一个洞中。
聂凤智将这一情况禀报野司，命令部队继续围歼庄内残敌。
八纵的主攻方向是东南部。二十二师六十七团担任主攻。由于九纵突击成功，吸引了大量敌军，所以东南角的攻取相对容易。六十七团很短的时间就突破了第一道圩墙。后续部队三个团紧紧跟进，扩大突破口，向纵深发展。第一道圩墙与第二道圩墙之间的开阔地上，他们也遭到了敌军顽固阻击。敌人除了凭借地堡，还发起过一次较大规模的反冲锋。但解放军进入圩墙的部队已占优势，用多层组合的密集射击将反冲锋的蒋军官兵击毙在开阔地。
当第二道圩墙被突破时，蒋军官兵慌乱至极，没命地四处寻找逃生通道。
黄百韬命令二十五军残部从碾庄东门方向突围，因为他从枪声的疏密度判断那里解放军较少。而他的部队完全混乱了，根本组织不起来。
一〇〇军军长周志道化装逃跑；二十五军军长陈士章化装成伤兵瞒过了解放军战士的盘诘，逃掉了。
黄百韬和参谋长魏翱、二十五军副军长杨廷宴及下面官兵一千多人逃到大院上六十四军军部。
九纵占领了黄百韬的兵团部，俘虏了一万多蒋军官兵。
粟裕命令部队不许松懈，已占领碾庄的突击队立即出发，向东直捣大、小院上和三里庄，彻底歼灭残敌。
二十日白天，华野突击部队调整部署。四纵攻打尤家湖（村庄），九纵攻打大院上，八纵攻打小院上。各部接到命令后，立刻挖掘进攻的工事，实施“迫近作业”，将交通沟发展到距敌军工事仅三十公尺的地方。
尤家湖在碾庄正北方三公里，蒋军二十五军四十师残部四千人盘踞在那里。这个村子地势特别高，四周还有两米高的土墙；蒋军构建了三层地堡群，交通沟纵横连贯。但是其官兵士气极度低落，斗志全无。而主攻此地的四纵则兴高采烈斗志昂扬。在战斗打响前就挖掘了七条交通壕，总长度四千多米，迫近敌人工事三十米，形成对村庄的环形包围。
前一阶段四纵伤亡较大，陶勇司令员交代各师要尽量抓活的，将俘获的士兵立即补充部队。
二十一日，四纵的三个师集中全部火炮，在野司特纵派来的八辆坦克配合下，十六时三十分开始炮击。不到三十分钟就将前沿地堡大部分摧毁了。接着，坦克从西南面方向出动，带领十一师三十一团冲锋。蒋军官兵似乎从来没学过对付坦克的办法，无不惊惶失措。三十一团战士用手雷炸开鹿砦，撕开圩墙敌军防线，攻进村内。
十二师三十四团、十师二十九团也分别从东北、西北突破了敌阵，进入村内。
村内敌军乱作一团，势如热锅上的蚂蚁。
解放军各部炸开房屋，穿墙破寨，挺着上了刺刀的步枪追歼残敌。三个小时的战斗，四纵歼灭敌四十师近五千人，其中俘敌四千一百名。陶勇命令把俘虏中的军官剔开，士兵全部补充进各团。
华野七十七团主攻蒋军一五九师盘踞的小院上。正要发起进攻，忽见一名蒋军的军官高举白旗，大声呼喊不要开枪，敝人是来接洽投诚的。得到允准后，他便来到了七十七团五连的阵地。
他向五连连长王运山敬了个军礼，自我介绍叫冯柏成，是个上尉副营长。
王连长问他是代表一个营还是整个一五九师？
他说奉师长钟世谦、副师长李振中的命令，前来接洽全师投诚事宜。说罢把《求降书》双手呈上。补充了一句道：
“这是李副师长亲笔所拟，望笑纳！”
王连长看了《求降书》，掏出钢笔在上面批示了几句话：
“准予投降。立刻命令该师所属四七五团、四七七团放下武器；解放军保证放下武器官兵的安全，私人财物一律不加侵犯。”
然后把《求降书》还给冯柏成。
冯柏成读了王连长的批示，很高兴，不断说这就好这就好。踟蹰着没有马上离开。王连长问他还有什么事。他说：
“能不能辛苦官长亲自枉驾一趟？我怕师长不相信我！”
王连长用电话向团领导请示。团政委指示王连长掌握部队，做好受降和攻击两手准备；由张副连长随冯柏成到敌人师部去，进一步阐释解放军政策。
一五九师的临阵投降，等于是抽掉了黄百韬作困兽之斗的最后一点兵力。
十一月二十二日夜，逃到尤家湖芦苇滩的黄百韬、杨廷宴等几个人，耳闻四面八方零星的枪炮声，明白整个兵团都完了。黄百韬心如死灰，乘人不注意拔枪自杀了。
至此，淮海大战的第一阶段结束。战役从十一月六日到二十二日，历时十七天，华野共歼灭蒋军一个兵团司令部、一个绥靖区（三绥靖区）司令部、八个军部共计十五个师以及一些游杂部队总共十七万八千零十一人；其中俘虏九万六千六百六十六人，打死打伤五万零五百九十四人，投诚七千八百人，起义两万三千人。
然而，中原地区尚可参与淮海逐鹿的蒋军还有十八个军共五十多万人：徐州邱清泉、李弥、孙元良等三个兵团三十万人，开至安徽蒙城不久的黄维兵团十二万人，蚌埠地区李延年、刘汝明两个兵团十万余人。三个战场紧密联系，可互为声援，环环相扣。战局发展，还有很大悬念。
毛泽东早已酌定，由中野担任围歼黄维重任，华野给予有力协助。
华野虽说只是扮演“协助”的角色，但担子不比中野轻。不仅要拨两个纵队交中野首长指挥；还要调遣主力钳制和阻击南北两线四十万蒋军，以保障中野围歼黄维兵团的成功。