朝陽集戰役後，北面兩路進犯的敵人暫取守勢，不再前進；南面的7軍卻乘機占我泗縣、五河，并打通了固鎮至靈璧、泗縣至五河的兩條主要公路，向我步步逼近。針對上述敵情變化，陳司令員和宋參謀長研究決定：以一部兵力監視北面的敵人，而集中主力先殲南面深入泗縣之敵。山野于8月2日召開作戰會議，并下達了攻擊泗縣的指令。
參加泗縣戰役的部隊是2、9縱和7、8師。在我縱開進途中，大雨傾盆，水深齊腰，平地一片汪洋，部隊行軍受阻，4小時才走了7裡路。我将情況報告了陳、宋首長，并通報了2縱和8師。
8師剛從魯南地區長途跋涉南來，距作戰地區更遠。經過反複考慮，我與宋參謀長通了話，提出盡管部隊已經開進，但此戰是否可以暫時不打。當時，他決心很堅定，說如果拖下去的話，北面敵人又上來，仗就更不好打。但我總覺得此仗沒有把握，在連降大雨的情況下，敵人是以逸待勞，我軍則在泥濘裡奔波，又要攻堅，形勢甚為不利。思考再三，我又直接向陳司令員發電，建議暫不攻擊泗縣。電報發出後，部隊已接近戰場，仍未見回複。
8月7日下午，泗縣攻城戰鬥打響，9縱從東面發起攻擊。由于我縱第79團和81團奉命參加城西和城東南的阻援行動，我手中隻有3個團，乃決心以第77團由東關向東門攻擊，第75團主力由城東南角攻城，一部兵力向南攻擊，第73團求殲東關三裡灣之敵後轉為預備隊。因連日下雨，護城河暴漲，四周積水特别深，原來準備的攻城器材失效。戰士們泅水強渡，遭敵火力封鎖，僅一部突上了城牆，後又被反擊下來，傷亡嚴重。當日，第8師從城北攻擊，這支有着光榮曆史的山東部隊善于爆破，很快就突破城垣，與城北區守敵展開逐屋争奪戰。泗城守敵是桂系部隊，善于防守，拼死頑抗。第二天，戰鬥更為激烈。8師第一梯隊傷亡很大，第二梯隊加入戰鬥後，又是一場惡戰，但仍無進展。我縱在東面連續攻城，也未奏效。
9日上午，敵集中兵力向8師反撲，并占領了北城門樓，斷了8師入城部隊的後路，情況萬分危急。擔負阻援任務的2縱、7師等部亦為水阻，不能迅速增援。中午，宋時輪參謀長召集我們研究情況，決定撤圍泗城。我縱77團參加策應8師城内部隊突圍，75團組織力量求殲泗縣東北八裡橋之敵。當晚，在強攻八裡橋戰鬥中，75團團長張永遠不幸中彈犧牲。我與永遠同志10年相處，友情甚笃，得此噩耗，深感痛心。
在泗縣戰役中，我軍共在泗縣戰役中，我軍共計殲敵3000餘人，其中8師部隊殲敵最多。此仗雖在一定程度上打亂了南路敵軍向我淮北解放區進攻的部署，但由于攻堅受挫，自己也傷亡2000多人，是一個消耗仗，部隊的情緒受到很大影響。泗縣失利的原因，從客觀上講，是大雨連綿，部隊機動和轉移十分困難，彈藥多受潮失效，電話線難以架設，譯電又慢，影響了對情況的及時處置；從戰役指揮上看，兵力不夠集中，特别是對攻擊重點使用兵力單薄，作戰準備不夠充分，對敵第7軍的作戰特點缺乏具體研究，對其防禦能力也估計不足。
8月中旬，我們在位于睢甯東南葛口子的野戰軍司令部開會，研究下一步行動方案。陳毅和宋時輪首長聽取了各部的彙報，總結了泗縣作戰的經驗教訓，決定8師回魯南地區補充。後來，陳毅司令員還親筆給8師上司寫了一封信，對8師和其他部隊的損失，對作戰的失利，承擔了上司責任，并鼓勵部隊要振奮精神，再接再厲，迎接新的戰鬥。字裡行間，充分展現了他的統帥氣度，不但使8師指戰員十分感動，參戰部隊也深受教育。在總結時，我提出此仗受水的影響太大。陳司令員問我，為什麼當時不提意見?我便将打電話、電報提建議的情況，如實作了報告，并查到了由我簽發的電報，他便沒有再說什麼。