在蒋介石催促杜聿明突围的时候，华东野战军司令部拟定了总攻杜聿明的计划，并向中央军委和总前委作了报告。
这时，粟裕从屋檐下滴下来的雪水中想到了下一个重大的作战行动——渡江战役，这是毛泽东在12月12日给刘陈邓。粟谭的电报中详细阐述的一个重大战略问题。粟裕考虑，渡江的时间最晚不能超过4 月底。因为4 月底以后，江水暴涨，江面将大大增宽，不知会增加多少伤亡；如果避开洪水，那将是秋后了，蒋介石就有了喘息的机会。于是，他和张震致电中央军委毛泽东以及邓小平，要求立即对杜聿明集团发起总攻，迅速结束淮海战役，使部队早日休整，以便实现中央军委和总前委的战略意图，在4 月底之前完成渡江战役，打到江南去。
1 月5 日，华东野战军再次向中央军委和正在中央汇报工作的刘伯承、陈毅作报告。报告在概述了12月16日至1 月4 日的战场情况后，提出：业于6 日向敌发起军事攻击，首先歼灭李弥兵团，以孤立社、邱，尔后再定第二步作战。
这时，华北傅作义集团已被分割包围于北平、天津、塘沽，歼灭杜聿明已不再影响华北战场的态势。因此，毛泽东。邓小平均立即回电，同意发起总攻。
邓小平一面组织中野部队休整，一面做好了对付蚌埠、怀远之敌北援的兵力部署，又将中野第1 、2 、3 、6 纵队配置于涡阳、蒙城一线，作为淮海战场的总预备队，随时准备围歼可能突围逃窜之敌，以便让华野放开手脚，全力进行攻击。
这边，粟裕调整部署，立即下令总攻。总攻时间非常凑巧：发起攻歼黄百韬兵团的战斗是11月6 日；发起总攻黄维兵团的战斗是12月6 日；这天，1949年1 月6 日，围歼杜聿明集团的战斗开始。
1 月6 日下午3 时30分，华东野战军向拒绝投降的杜聿明集团发起总攻。各式山炮、野战炮、步兵炮、轻重迫击炮一齐向敌人阵地发起猛烈轰击。半小时炮火准备之后，华东野战军担任第一线突击的10个纵队25个师，分为三个集团，从东。北、南方向开展攻势，以围歼李弥集团为重点，向杜聿明集团阵地猛烈攻击。东集团由第10纵队司令员宋时轮、政委刘培善统一指挥，包括第3 、4 、10纵队和渤海纵队、冀鲁豫军区独立第1 、3 旅；西集团由谭震林、王建安统一指挥，包括第1.9 、12纵队；南集团由韦国清、吉洛统一指挥，含第2 、8 、11纵队。另以7 个纵队担任外线堵击及作为预备队。
突者未突，攻者已攻！华野的总攻一起，包围大军即实行大胆的穿插分割战术，突人敌人阵地，先将其外围据点，一口一口地吃掉。只战了半天，杜聿明集团的东西两面阵地，都被突破了。
6 日夜，攻击集团攻克杜聿明集团坚固设防的13个村落据点，歼敌1 万余人；7 日又连续攻占20多个村落，并占领李弥兵团司令部驻地青龙集。李弥兵团被基本歼灭，邱清泉兵团的阵地也被突破。
这样一泻千里似的崩溃，不仅所有的国民党军的指挥官心惊胆战，即使平时狂妄不可一世的邱清泉也恐慌万分，终日呆坐在战役态势图前垂头丧气，自言自语地说：“真正崩溃了！真正崩溃了！”到第二天晚上，战况发展到最激烈的时候，他索性喝得大醉，用被子蒙着头睡在床上不闻不问。
杜聿明没有料到我军攻击得如此猛烈、如此迅速，他看到李弥兵团全线溃退，邱清泉兵团南北防线也被突破，急忙收缩兵力，调整部署，并向蒋介石告急，要求9 日预备轰炸，10日投毒气弹，以掩护突围。
8 日，华东野战军各攻击部队也调整部署，并抓紧时间赶挖堑壕，这一天又攻克5 个村庄。9 日上午，华东野战军继续向敌发起攻击，连续攻克杜聿明集团纵深要点，直逼杜聿明。邱清泉指挥中心。
落日的余辉，把陈官庄战场镀上了一层金色。
陈官庄犹如一片台风席卷之后的废墟，一块收割了战争之果的原野，一个新的生命诞生后血污斑斑的产房……
黑色的土，黑色的雪。战争把一切都涂成了黑色。
9 日黄昏，杜聿明、邱清泉离开陈官庄，逃至邱清泉兵第5 军驻地陈庄。邱清泉、李弥向杜聿明提出当夜突围，杜聿明则主张按蒋介石决定10日上午在飞机施放毒气弹的掩护下突围。但邱清泉、李弥坚持认为白天突围无望。杜聿明无奈，只得同意连夜分头突围。
当晚，杜聿明向蒋介石发出最后一份电报，报告说：“各部已混乱，无法维持到明天，只有当晚分头突围。”然后用电话通知残部要他们“自决”。打完电报电话后，杜聿明颓然跌坐在破竹椅子上，一言不发。邱清泉故作镇静地说：“现在陈庄三面已被包围，只有西南方一个缺口可走，大家突出重围后，谁能到达南京，谁就向总统报告这次失败经过及今晚的情况。”
于是，杜聿明走在第一，邱清泉第二，谭辅烈第三，李汉萍最后，四人鱼贯地右手搭在前人的左肩上，由第200 师工兵营营长作向导，从陈庄西南方缺口突围。这几个人刚出陈庄，就因为天黑辨不清方向，加上兵慌马乱，很快就各自走散了。
10日清晨，华东野战军全线发起最后攻击。第4 、10纵队在第3 纵队的配合下，攻克杜聿明指挥所陈官庄。同时，第4 纵队另一部与第1 纵队配合，攻下了邱清泉兵团第5 军军部驻地陈庄。
邱清泉突出陈庄后，神经已经失常，疯子似地东奔西跑，高声大叫“共产党来了！”到10日晨天色大明后，他仍然在张庙堂阵地附近乱转。突然一梭子弹射来，邱清泉倒地身亡。
10日早上，杜聿明一行人被解放军俘虏，送到某支队政治部。支队政治部陈主任一眼看穿这一定是国民党军的一个大官，带着一群卫士企图漏网的。陈主任指着杜聿明问：“你是干什么的？”
杜聿明编造说：“我是13兵团的军需。”
“你叫什么名字？”
“我叫高文明！”
“你们兵团有几大处？”
“六大处。”
“六大处的处长叫什么名字，写给我看。”
“高文明”从衣袋里拿出一支崭新的派克钢笔，在纸上写了半天也写不出来，他的手臂上露出一只游泳表。
“高文明”被看押在一间房子里，到外小便一次回到房里后就拾起一块小砖头，对着自己的头敲几下，敲破了头，把血涂了一脸，就倒在地上一声不响，闭起眼睛装死。他这一装死不要紧，可急坏了身旁的侍从，他们大叫大嚷起来：“副总指挥！副总指挥！”
解放军战士拿了一张杜聿明的照片，和“高文明”一对，完全一样，只是少了一撮小胡子。
10日下午，李弥带着他司令部的几个人逃到了第9 军第3 师的指挥所，指示该师师长周藩给解放军写条子，谈判投降讲条件，好让他们得个机会混出去。
解放军答复说：“你们要立即投降，主官出来报到，部队放下武器，集合听从点收，不得再延误，否则就立即攻击。”
李弥说：“他们要主官出去报到，看你们哪一个愿意去吧？”他同时放声大哭起来，边哭边说：“我不能死呀！我死不得呀！我若能回去，对你们的家属我一定要照顾的。你们都可以放心！”
周藩明白他的意思，就安慰他说：“好吧，不用哭了！我去就是了，你们放心吧！”
临走的时候，李弥又眼泪汪汪地说：“你们去吧，如果我能回去，我会照顾你们的家属的，你们放心吧！”他还哀求周藩等人不要揭露他，让他逃回去。周藩等人报以同声相哭。最后，周藩向李弥行鞠躬礼告别。
李弥逃回南京后，蒋介石没有责怪他，又让他重整兵马。解放初，李弥带着一帮人逃到云南、缅甸交界处，做起了毒品生意，形成了一个独立王国。
当天10时，战斗基本结束，最后两部残敌在下午4 时前后被解决。至此，杜聿明集团1 个“剿总”前进指挥部、两个兵团部、8 个军部、20个师全部被歼，杜聿明被俘，邱清泉被击毙，李弥只身逃脱。
又一个黄昏到来了，蒋介石在徐州的一个战略集团最后消失在这冬日的黄昏里。
战役结束后，解放军淮海前线司令部发言人向记者发表谈话，告知全国人民：这次大歼灭战，从开始到最后解决战斗，只经过四昼夜，残敌十几万人就全部覆没，平均每天消灭敌人四五万人。这么多的敌人，被歼灭得这样快，正好比一个雪球，投在烧滚的水里一样。
在整个淮海战役过程中，蒋介石共出动驱逐机和轰炸机1340多架次，支援地面部队作战，并骚扰、破坏人民解放军的后方运输线；出动运输机120 多架次，输送人员并空投作战物资。其间，轰炸机还利用南京、北平等地的机场，对人民解放军实行“穿梭轰炸”，但均因“指挥不统一，与陆军协同未臻密切，致未能尽量发挥效能”。
淮海大战使蒋介石几乎丧失了苦心经营几十年的全部嫡系精锐部队，蒋介石再也没有什么气力了，无论他作何种努力，也无法挽回失败的命运了。
淮海战役历时66天，歼敌55.5万人，基本上解放了长江以北的华东、中原地区，使国民党的首都南京处于人民解放军的直接威胁之下，蒋介石的统治陷入了土崩瓦解的境地。
淮海战役使蒋介石元气大伤，蒋家王朝迅速走向覆灭的深渊。毛泽东早已酝酿成熟的平津战役，又已经等着蒋介石……