黄维兵团的阵地被逐步压缩，能机动突击的部队日益减少，渐渐陷入了粮弹两缺的困境之中。而此时的蒋介石，犹如热锅上的蚂蚁。他亲自召集紧急军事会议，商讨解救黄维的办法。几经争论，最后定下了一个破釜沉舟的方案：命杜聿明集团放弃徐州，率领邱清泉、李弥、孙元良3个兵团经永城南下，靠拢黄维，再夹击我中原野战军，以解黄维之困。
蒋介石的这一下下之策，加速了淮海战役的进程。如果杜聿明的3个兵团依托徐州苦心经营的防御工事固守，会使我军全歼敌军的时间拖长；而现在敌人放弃徐州，仓促南移，处于无依托的野战环境，使我军有了更好的歼敌机会。
11月30日，杜聿明命令部队撤出徐州后，将火车站的机车、仓库、物资等统统炸毁。但负责执行爆炸任务的敌指挥官，怕最后逃不脱，接到命令后，还未等大部队撤退行动开始，就先炸开了。顷刻间，徐州火车站上空火光冲天，巨大的爆炸声百里可闻。翌日，杜聿明率领30万人马如潮水般向徐州西南方向溃逃。
面对战局的剧变，中央军委急电总前委：先要截住杜聿明集团，不让其西进或南下与黄维会合，堵住后予以围歼；对黄维兵团则应加速歼灭；对蚌埠方向的李延年、刘汝明两兵团，坚决阻击，不准其北上。根据军委的指示，邓小平等总前委领导对华东野战军的整个部署作了紧急调整，命令华野分三路，向永城、涡阳、亳县疾进，阻击和拦截杜聿明集团。命令中原野战军调整部署，尽快补充弹药装备，加紧对黄维兵团发起总攻击。
永城，位于徐州西南约90公里处，要是路上没有阻拦的话，从徐州出来的杜聿明集团的机械化部队只需几个小时就到了。如果让敌人占领永城，往西可以分散逃走，往南可以兜击我南线兵团，解黄维之困，后果不堪设想。当时，我军主力一时难以赶到永城，而永城只有豫皖苏第三军分区的部队守卫。危急中，邓小平要通了该分区负责人的电话，他十分严肃地说：“总前委已命令华野的几个纵队日夜兼程赶往永城堵截敌人，在大部队到达之前，如果敌人先头部队赶到这里，你们无论如何不能让敌人通过永城！”对方坚定地回答：“请邓政委放心，我们坚决执行命令！”作为总前委书记的邓小平，所以要打破常规，亲自越级向一位军分区司令员直接交代任务，目的是要对方明白指挥员责任重大，任务艰巨，立即率领部下去英勇作战。果然，永城军分区没有辜负邓小平的信任和重托，终于顶住了杜聿明集团一天多时间的猛烈进攻。
第2天上午，从蚌埠地区赶往永城阻敌的华东野战军第2纵队路过小李家村，邓小平等立即赶到马路边，看到部队官兵们正在急行军。时值严冬，但有的战士却已脱下了棉衣，穿着单衣在跑，汗水湿透了他们的衣衫，有的头上还冒着热气。邓小平对纵队指挥员说：“情况紧急。敌人正星夜向永城方向前进，那边我们的部队少，你们要跑步前进！”这时，远处天空不断传来了敌机的轰炸声。邓小平抬头望了望，又嘱咐道：“现在不管白天黑夜，不管敌人飞机轰炸扫射，不管掉队多少，一切都不要顾及，部队跑步前进，一定要挡住敌人！”第2纵队的官兵牢记邓小平等总前委领导的嘱托，终于赶在敌人大部队之前奔抵永城，给敌人以迎头痛击。
当蒋介石得到“永城出现共军大部队”的消息后，大惊失色，他最不愿看到的可怕情景出现了：杜聿明集团已处于前堵后追的绝境，不但黄维救不成，还将出现另一个大的包围圈，淮海地区的国民党军队，将被圈成两大块，遭到分割围歼！他慌忙命令杜聿明停止西进，另辟通路，火速向黄维兵团靠拢，以结成一个让对手“啃也啃不动”的大军集团。但这一切，只是黄粱美梦而已。
为了尽快歼灭黄维兵团，总前委把部队分成东、西、南三大突击群，从三个方向向黄维发动猛攻。12月5日，召开了有各纵队司令员参加的总前委会议，下达《总攻黄维兵团的命令》，邓小平斩钉截铁地说：“我们的决心是拿出拼老命的精神，在双堆集消灭他的土木系——十八军，坚决摘掉‘总统’皇冠上的这颗红宝石！”12月6日，陈赓率领东集团，陈锡联率领西集团，王近山率领南集团，向黄维兵团发动了空前激烈的总攻。密集的炮弹在敌军阵地上轰鸣，顷刻间浓烟滚滚，炮火连成一片，战斗空前惨烈。
战至13日，黄维兵团被进一步压缩在东西不过1.5公里的狭长地域内，邓小平连夜亲自起草了《促黄维立即投降书》，但黄维拒绝放下武器，并施放毒气作困兽斗。邓小平顾不上休息，立刻骑马赶赴前线阵地。那天，风雪交加，天气奇冷，他穿着单薄的棉衣，催动着战马。到了浍河边上，河边结着薄冰，警卫参谋急于寻找渡桥，但邓小平毫不犹豫，纵马跳进冰河，任凭水急冰冷，飞速渡过河去。等他到了纵队指挥所，身上的棉衣结了厚厚的一层冰。纵队指挥员急忙帮他烘烤衣服，但他不等衣干就开始部署作战……
为最后解决战斗，邓小平召集总前委再次调整作战部署：以南集团为主，东西集团配合，并从华东野战军围困杜聿明集团的部队中抽调出第3和第13纵队加入南线集团作战。当晚，解放军以排山倒海之势再次发起总攻击。战至15日中午，黄维兵团全部被歼，生俘敌司令官黄维等人。双堆集战役的胜利，为下一步全歼杜聿明集团、夺取淮海战役最后胜利创造了极为有利的条件。
淮海战役于1949年1月10日结束，人民解放军共歼敌55.5万余人，是中外战争史上的著名战役之一。
