对徐州国民党军要撤逃，毛泽东是有所预料的，在中原野战军门月25日凌晨合围黄维兵团后，毛泽东曾在28日给总前委和中野、华野的电报中提醒道：“须估计到徐州之敌有向两淮或向武汉逃跑的可能。”但逃向哪个方向一时还不能确定，从各方面情况分析，在南下受阻的情况下，徐州敌人或向东南走两淮，或向西南走永城、涡阳、阜阳援黄维就便南撤，都是不无可能的。在种种分析中，从徐州南攻敌之主力邱清泉兵团位于津浦路东这一情况出发，毛泽东和粟裕都估计徐州敌人向两淮撤退的可能性较大。据此，华东野战军在徐州东南方向部署六个纵队，在徐州西南方向部署两个纵队，在固镇、灵壁地区部署三个纵队，以准备应付徐州敌人逃跑。
杜聿明自以为拥有三个兵团，且撤退路线又出乎意料，所以自信此次撤退可以万无一失。可是，他没想到撤退竟变成了大逃亡。首先是过早泄露机密，他在南京时曾费尽心机保守秘密，可是就在他离开南京的当天，就有人通知国民党在徐州的党政部门尽先撤退，致使徐州秩序大乱。
接下来，早被解放军吓破了胆的“国军”已经无法按照杜长官的旨意有条不紊地执行命令了，各兵团抢先行动，掩护部队未能确实执行掩护任务，佯攻部队也没有执行佯攻任务，又因各部队在撤通信线路时，将指挥部电线拆乱，造成尚未开始撤退，指挥部便与各兵团失去电话联络。更令人气恼的是，负责破坏火车站的国防部保密局派在徐州的爆破队张亦东擅自作主，提前半天时间就炸开了。沉闷的爆破声此起彼伏，把尚未撤离的部队官兵急得直跳脚，骂骂咧咧地纷纷上路，再也顾不得什么命令不命令。糟糕的是，机关人员携老带幼，惟一的一条公路上车辆堵塞，人群拥挤，几乎无法前行。
一时间，自徐州至萧县、永城的公路上烟尘滚滚，人声嘈杂，三个兵团的兵力加上徐州地区党政机关以及裹胁的青年学生30万人沿公路蜂拥而下。
连杜聿明的坐车也无法开得动，他本人也只好下车跛着脚，在警卫人员的挽扶下，徒步绕道而行。好不容易才到达萧县附近。这时，见徐州城内火光冲天，杜聿明深怕解放军马上追来，所有部队车辆会全部损失，又赶忙指示参谋人员指挥各部车辆绕道北行。
杜聿明集团倾巢而出，华东野战军闻风而动，身处前沿阵地各纵队一面向上级报告，一面主动展开追击。
此刻，粟裕的心情分外紧张。如果不能追上并且截住杜聿明集团，一旦让其与黄维兵团会合，淮海战役又将是另外一个局面。他急令豫皖苏地方部队控制涡河、沙河渡口，迟滞敌人；一方面电告中央军委和刘陈邓首长，希望在南线支援中野围歼黄维兵团的第13纵归制，从南线北上堵击；同时用电报。电话、骑兵等各种通讯手段通知各纵，火速全速追击。
许多年后，粟裕和夫人楚青谈起淮海战役时，说他最紧张过的第二次，便是这次追击杜聿明集团。“非常危险啊！尽管我们估计到了他们的撤退方向，却没有想到他们撤得这么快。有的纵队又突然失去联络，怎么也找不着了。万一他们二三十万部队撤到淮南，问题就大啦！”
从11月30日晚到12月1 日凌晨，一份份发自前沿的加急电飞向野战军司令部、飞向中央军委。
11月30日，国民党军第2 兵团、第16兵团的佯攻显得十分凶猛，一时间，华野各纵队前线吃紧，阻击异常艰苦。粟裕召集华野领导开会，有人主张把主力放在徐州以东及两淮，以防万一；有人主张图死徐州，不让敌人出来。
听了大家的议论，粟裕分析指出：“敌人放弃徐州的可能性很大。如经连云港海运南逃，船只、码头都有困难，遭我尾追后将背海作战，必将全军覆没，杜聿明不可能这么傻。如走两淮经苏中南逃，该地区河川纵横，不便于大兵团行动；这一带又是我老根据地，敌人必将处处遭伏击，难以脱逃。如沿津浦线西侧绕过山区南下，地形开阔，道路平坦，可与李延年、刘汝明两兵团互相策应，南北对进，既可解黄维兵之围，又可集中兵团防守淮河。这第三种可能才像是一个黄埔高才生的思路。”
真是奇妙，粟裕将敌人的企图分析得如此透彻，与敌人想法如此一致。可惜，杜聿明遇到的是粟裕这样的对手。
12月1 日，各方面的情报都来了：敌人阵地上骤然冷清下来，好像一夜之间都钻到地底下去了。粟裕此刻的心情真是万分紧张，尽管所属各纵队对防止敌人逃窜都作了一些准备，可是没想到敌人跑得这么快！万一他们那二三十万部队撤到淮南，后果将非常严重，整个战局都可能为之改变。
事不宜迟。粟裕立即下达了全线追击的命令。
追击！勇猛追击！绝不能让敌人跑掉！战斗的号令，从西柏坡传到总前委，从野战军传到各纵队。一场大规模的追歼战在中原大地上展开了。一时间，华东野战军11个纵队有的尾追，有的平行追击，有的迂回拦击，分路扑向杜聿明集团，日行百里，昼夜不停，从东面。从北面、从南面、从西面向杜聿明集团包抄堵截而来。追击的脚步震荡着大地，如同千万面战鼓擂响。
杜聿明那30万之众的蠕动速度，同华东野战军风卷残云般的速度是可想而知的。
12月2 日7 时，毛泽东致电粟裕、陈士第、张震、谭震林、王建安并告刘伯承、陈毅、邓小平，指出：“敌向西逃，你们应以两个纵队，侧翼兼程西进，赶至敌人先头堵住，方能围击，不要单靠尾追。”
国共双方六七十万大军，在徐西广袤的黄淮平原上，卷起无边无际的烟尘，中间是灰色的，两侧靠后是黄色的。随着时间的推移，土黄色渐渐越过灰色，灰色的面积不断扩大、稀释，被土黄色所浸润，灰色仍然保持着很大一片的纯净，向西南飘动，土黄色紧紧相靠，如地球的板块碰撞出历史的巨响。
杜聿明这里，由于一出发电话联络就中断了，杜聿明的指挥部几乎成了“聋子”，也顾不得许多，只好按原定计划前进。
12月2 日，杜聿明到达孟集附近，杜聿明接到邱清泉。李弥报告，都说在撤退途中部队十分混乱，而且经过好几天的折腾，都非常疲惫，要求休整。孙元良兵团仍未能同他取得联系。孙元良是个老滑头，他不愿受杜聿明的牵制，生怕杜让他的部队担任掩护，所以他几天来不愿与杜的总部联系。
杜聿明正在懊恼间，邱维达的部队转来空军的通报，称发现解放军大部队由滩溪口南北地区向永城前进，潍溪口北距萧县约20公里，西距永红30公里。杜聿明感到“国军”如此混乱，赶到永城恐怕也不是解放军的对手，如果继续行军，又怕与解放军混乱穿插，他们的小部队也会引起“国军”的重大伤亡，而且万一被冲乱了，再休整部队就难了。
于是，杜聿明决定当晚原地休整。
这一决定，为解放军赢得一个晚上的宝贵时间。12月4 日，华野第9 、8 、2 、11、3 、10及冀独1 、3 旅共20万部队，已到达王引河一线，在东西50余华里的宽大正面构筑袋形防御阵地。第1 、4 、12纵、渤纵已到达洪河集以北，并遵照粟裕的命令继续向南压迫。
12月3 日，杜聿明继续向永城撤退，就在这时，蒋介石派空军投下一封给杜聿明的亲笔信，信中写道：“据空军报告，潍溪口之敌大部向永城流窜，弟部本日仍向永城前进，如此行动，坐视黄兵团消灭，我们将要亡国灭种，望弟迅速令各兵团停止向永城前进，转向雕溪口攻击前进，协同蚌埠北进的李延年兵团南北夹攻，以解黄维兵团之围。”
杜聿明对蒋介石的命令十分反感，当初他在南京接受撤退命令时，即表示撤即不能打，打即不能撤。此时，蒋介石却中途变卦，要撤又要打，这样，必然招致全军覆没。如果照原计划撤退到淮河附近，再向解放军攻击，解了黄维之围，尚可将功抵过。但是万一沿途被解放军截击，部队遭受重大损失，又不能照预定计划解黄兵团之围，蒋介石势必迁怒于我，将徐蚌会战失败的责任完全归咎于我，受到军法裁判。战亦死，不战亦死，何去何从？真难啊！杜聿明不想执行蒋介石的这道命令，但又怕承担责任。他犹豫了，晚上他又接到国防部正式命令，其要旨是：据空军侦察，滩溪口、子庄一带西窜之共军不足4 万，贵部应迅速决心于两三日内解决滩溪口、子庄一带之共军，此为对共军各个击破之惟一良机。如再迟延，则各方面之共军必又云集于贵部周围，又处于被动矣，此机万不可失。万勿再向永城前进迂回避战。
杜聿明尽管作此申辩，却没有勇气违抗蒋介石的命令，只好向蒋介石表示：“职不问情况如何严重，决采取逐次跃进战法，三面掩护，一面攻击，向东南作楔形突击，以与黄维会师。”并请求“加强李延年兵团向北采取积极行动，并饬黄维不断转取攻势，请饬空军积极助战，并空投粮弹”。
杜聿明刚刚作好部署，又见副官递上一份电报记录稿，内容为：“应速决心于两日内立即解决滩溪口、马庄一带匪部（不足4 万）为各个击破之惟一良机。如再迟延，则各方面匪必又云集于弟部周围，又处被动矣！此机万不可失，切勿再作避战迂回之图。弟南下15万众，皆聚集在大吴集周围地区，此最不利，应即分路前进向匪出击，则否臃肿迟延，又将此最不利，应即分路前进向匪出击，否则臃肿迟延，又将坐待被围矣。如需占领永城，可派一有力部队进占，切不可全部进取。根据马庄匪之先头，今晚可先我占领永城，则我军又落后一着。若再用主力攻城是最不上算，此时应决心见匪之主力而歼灭之为惟一急务。”
杜聿明见此，不由得倒吸了一口凉气：原来老头子改变决心是在怀疑我“迂回避战”啊！蒋介石谁也信不过，加上国防部郭汝瑰这些人捣鬼，真是有口难辩。罢了，罢了，反正江山是蒋介石的，一切由他去吧！我只能拼此一条老命而已。当即命副官回电蒋介石道：“职于一日离徐，即遵循面示决策，采取积极攻势，无避战迂回之意，因山地隘路，东西南三面均有敌情，为避免被敌截击，故采取现行路线。”