1949年11月11日，華野在碾莊和 黃百韬 兵團激戰正酣的時候，劉伯承，鄧小平，陳毅在安徽境内的臨渙集市召開各縱隊上司會議，鄧小平在會議上強調： 奪取 宿縣 ，對配合華野殲滅黃百韬兵團，防止徐州之敵難逃，阻擊東援的黃維兵團，都有重大意義。我們占領了宿縣，就控制了徐蚌戰場兩側，就有了戰場，就可以騰出手來對付 黃維 。
劉伯承又在會議上下令，各縱隊必須全力以赴，不惜一切代價奪取戰役的勝利。11月12日，中野三縱，四縱冒着大雨行軍，分别進至宿縣，夾溝沿線。宿縣位于徐州和 蚌埠 之間的津浦線上，是扼守南北交通的交通要地。除此之外，宿縣還是當時徐州剿總的後方補給基地，囤積了大量的武器，軍火，被服等軍用物資。
最開始 孫元良 兵團駐紮在宿縣，但是孫元良兵團奉命北上後，駐紮在宿縣的國民黨軍部隊并不多。11月15日，陳錫聯率領中野三縱（此時三縱僅有1.6萬人）對宿縣發動進攻，城内的國民黨軍部隊番号衆多，指揮混亂，是以很快就被三縱打垮，16日淩晨，三縱占領宿縣，俘虜1.2萬人，繳獲大批物資。
在陳錫聯率部攻克宿縣的同時，張國華率領豫皖蘇獨立旅和豫西部隊攻占固鎮，切斷了徐州和蚌埠的聯系。中野攻占宿縣，對華野放心攻打黃百韬兵團，提供了有力的側翼保障。
完成攻占宿縣的任務後，中野的任務就是阻擊東進的黃維兵團。黃維兵團，也就是國民黨軍第12兵團，這個兵團可以說是關内國軍中最強大的主力兵團，下轄第18軍，第14軍，第十軍，第85軍四個軍，并配屬第四快速縱隊（相當于解放軍的特種兵縱隊，裝備火炮，坦克，以及大量汽車）。
這四個軍中，18軍是國軍五大主力之一，也是陳誠系的嫡系部隊，不論是人員素質，還是裝備水準，在國民黨軍中都是首屈一指的，全軍的軍官都畢業于黃埔軍校，戰鬥力極其強悍。第14軍，第10軍，第85軍也都是國軍主力，戰鬥力十分強悍。
第12兵團剛組建的時候，當時很多人都認為原整編11師（國民革命軍18軍）中将師長 胡琏 ，會擔任兵團司令。但是國民黨内部的派系鬥争很嚴重，華中剿總司令 白崇禧 和胡琏有沖突，不同意胡琏擔任兵團司令，之後蔣介石把一心想要教書的書呆子黃維給拉了出來，讓他擔任第12兵團司令。
黃維畢業于黃埔一期，淞滬會戰的時候曾率領18軍67師和日軍在羅店血戰，最後四個團活下來不到一個團。抗戰結束後，胡琏一直呆在武漢新制軍官學校擔任校長，當黃維被任命為12兵團司令後，胡琏和18軍軍長 楊伯濤 直接請了病假，黃維立刻表示隻是過渡，幾個月後司令官還是胡琏，他們這才都回來，但是内部的沖突依然很深。
1949年11月22日，黃維兵團先頭部隊18軍在南坪集一帶和陳赓率領的中野四縱打了起來，陳赓指揮部隊根據地形節節阻擊國民黨軍的進攻。但是激戰到23夜，陳赓卻率領部隊撤退了，因為劉伯承在雙堆集給黃維設了一個大口袋，黃維不明情況，率十幾萬人一頭撞進了中野的口袋裡。
24日，中野各部開始對國民黨軍第12兵團展開包圍，中野一縱，二縱，三縱，六縱迂回到黃維兵團背後的雙堆集。四縱，九縱和豫皖蘇獨立旅向南坪集發動進攻，中野十一縱從東往西打。25日淩晨，中野二縱俘虜了一位國民黨軍的傳令參謀，繳獲了黃維向85軍下達的突圍指令，中野開始縮進包圍圈。
黃維在被中野包圍初期，顯得很狼狽，各部隊一片混亂，戰役進行到11月27日，中原野戰軍将黃維兵團壓縮在了雙堆集東西15公裡，南北四五公裡的狹小地區。
在這種情況下，如果把華野的部隊拉過來一頓轟炸，肯定會對敵人造成很大的殺傷。但是中原野戰軍在挺近大别山的時候，為了過黃泛區，丢棄了全部的重武器，老兵也損失了一半，戰鬥力受到了很大的影響，這時候 楊勇 率領的楊勇一縱才三門火炮，還沒有華野步兵縱隊一個團的火炮多。
黃維也看到了中野武器裝備差的弱點，緩過神後，立刻指令部隊進行反攻，也給中野造成了混亂。之後黃維黃維部署手下的四個軍，一個快速縱隊縮成一團，構築環形集團工事，以坦克，火炮，輕重機槍組織層層火力網，使解放軍無法将其分割殲滅。再加上雙堆集地區處于淮北平原，秋收以後，更是一望無際的平原，開闊的地形很利于國民黨軍發揮其火力優勢，解放軍的沖鋒部隊根本就接近不了第12兵團的防線。
1948年11月26日，黃維把兵團各師師長召集起來，要進行突圍，第85軍110師師長廖運周強烈要求打頭陣，黃維非常高興，贊揚了廖運周的勇氣。 但黃維沒有想到的是，廖運周這位黃埔五期的學弟，卻是地下黨員。
11月27日，廖運周率領110師輕易地穿過中野六縱防線，起義獲得圓滿成功。廖運周起義的時候，一直向12兵團司令部發報：“沿途暢行無阻。”黃維十分高興，立刻讓後面的部隊跟進，但是等後面的部隊跟上來，立刻被中野六縱一頓狂揍，損失慘重，全都被打了回來。
黃維知道110師起義的消息後，差點被氣得暈過去，之後黃維把85軍軍長吳紹周也請到了兵團司令部，名義上是照顧，其實是監視，12兵團内部互相猜忌，互不信任。
就是在這種情況下，中野由于火力不足，還是打不下去，黃維手下的幾個軍都是王牌部隊，他們的陣地布防十分嚴密，火力運用也十分合理。當我軍進行火力準備時，敵人就會躲在碉堡裡，但是等到我軍進行沖鋒時，敵人碉堡裡的數挺機槍就會立刻開火，封鎖中野突擊部隊的進攻路線，給中野造成了很大的傷亡。
為了減少傷亡，中野不得不采取土工作業的方法，一點一點地向國民黨軍方向挖交通壕，到達距離國民黨軍陣地隻有幾十米的時候，戰士們為了減少敵人的火力打擊，隻能卧着挖，跪着挖，而且隻能在夜晚挖，動作十分緩慢。
就這樣，中野和國民黨軍第12兵團陷入了僵持狀态，中野攻不進去，黃維兵團也突圍不出來。面對這種局勢，粟裕指令華野參謀長陳世榘率領三個縱隊和炮兵縱隊攜帶着大量重武器前往雙堆集，支援中野。但當時華野的一些将領卻開始埋怨中野，覺得中野拖了華野的後腿，影響了淮海戰役的進行。
對于這種現象，粟裕進行了嚴肅批評：“有些同志認為中野打黃維兵團打了多少天未打下，這種認識是錯誤的。我們有些同志忘記了：中野最先擔負了外線出擊的最艱苦的任務，我們同志忘記了人家的裝備，人家的情況。在消耗方面來說，我們打 杜聿明 ，打手榴彈很少。中野打黃維兵團，打了很多手榴彈，每門炮隻打幾發炮彈。而我們打杜聿明，幾乎用炮火推平村莊，一個村子打幾千顆炮彈和成千成萬斤炸藥。中野一個縱隊隻有一兩萬人，而我們華野每個縱隊至少有兩萬人。敵18軍比5軍強，不弱于74師，而10軍、14軍、85軍也都不弱，以中野那樣的裝備，消滅最強的敵人，是不容易的事情。人家發揮了我軍作戰的長處，我們應該向人家虛心學習。”
為了彌補火力不足的弱點，中野可以說把什麼辦法都想盡了，中野還用汽油桶大規模的制造“沒良心炮”，這種大型的炸藥包被發射出去後，能把國民黨軍的一個碉堡炸得粉碎。中野鏖戰多日，也損失慘重，但是鄧小平下令： 隻要殲滅了南線敵軍主力，中野拼光了，全國各路解放軍也可以取得全中國的勝利，這種代價是值得的。
12月6日，陳世榘率領的華野三個步兵縱隊和炮兵部隊開始加入戰鬥，華野特種兵縱隊的大炮投入戰場後，很快就打開了局面，大王莊，尖古堆等要地紛紛被攻克。在攻打尖古堆時，華野集中上百門大炮進行猛轟，進行了長達一個小時的炮火準備，把黃維兵團都給打懵了。
之後中野，華野的步兵聯合起來将18軍54團，18軍特務營，工兵營等部全部消滅。尖古堆的攻克，使得12兵團司令部，炮兵陣地，以及大量的軍事物資全部暴露在解放軍的打擊下，12兵團司令黃維，18軍軍長楊伯濤，第十軍軍長覃道善，第85軍軍長吳紹周等将領被俘，但是12兵團副司令胡琏卻開着一輛坦克沖出了中野，華野的包圍圈，最後被前來增援的李延年兵團救起。
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