鉴于巨野战役的教训，刘邓决心依托解放区，实施大踏步前进和大踏步后退的运动战与优势的国民党军进行周旋。而顾祝同则判断刘邓大军“已久战疲劳，只要穷追不舍，必能将刘邓一举歼灭，或赶过黄河以北”。
10月下旬，国民党军整编第27军军长王敬久奉命统率第5 军、整编第11、第75、第88师，沿红沙窝至金乡线北犯巨野。嘉祥、郸城；郑州绥署第4 绥区司令刘汝明所辖的整编第55、第68师一部由菏泽北犯郸城；第5 绥区孙震部整编第41. 第47师残部由滑县地区北犯濮阳，逐渐缩小包围圈，企图歼灭晋冀鲁豫野战军主力于濮阳地区，争取控制鲁西南，进而打通平汉路。不过，国民党军因担心被刘邓各个击破，行动也十分谨慎，采取交替掩护方式，一步一步向前推进。这使刘邓很难捕捉歼战机会。
为了诱使王敬久暴露出弱点，10月中旬，刘邓率主力第2 、第3 、第6 纵队，抛开尾追而来的国民党军，秘密西进濮阳、滑县地区，寻机歼灭向濮阳进攻的国民党军郑州第五绥靖区孙震部。以第7 纵队附地方武装一部在郸城西南牵制第5 军和整编第门师等部，迷惑敌人；以主力三个纵队秘密地日夜兼程向濮阳挺进。27日出发，次日晨，刘邓接到侦察部队的报告：刘汝明一部由菏泽向郸城伸出，兵力为第119 旅及第四旅第86团，另附部分炮兵，由第119 旅旅长刘广信统领。刘邓当机立断，抓住这一战机，“杀一个回马枪”，捕歼这路既弱而又孤立的国民党杂牌军。
刘邓首长立即下令部队停止西进，准备在郸城以南作战。为了诱敌深人，刘邓指示供给部门把存放在郸城的辎重向北转移，沿途又制造弃粮翻车仓惶撤退的假象。此时有一位正打着联合国“救济总署”旗号进行情报活动的美国人汉森，立即将这一情况报告给了国民党军。刘广信信以为真，遂放胆向郸城空城扑去。
刘伯承、邓小平见歼敌时机已成熟，当晚即下令发起攻击。经过两个日夜的战斗，刘广信部在郸城以南的苏屯、高魁庄、任庄地区全部被歼。
此仗刘邓大军毙伤俘敌9000余人，缴获榴弹炮8 门、山炮及大批枪支弹药。刘伯承看到如此丰厚的缴获和被俘已获优待的国民党军炮兵技术人员时，他那四川人特有的战场幽默开腔了，说：“人家把人才送上门来了，我们不知利用，岂不是愚蠢？只有装备，没有人才，就像叫花子捡了个金饭碗，没用场。”
在俘虏收容所里，刘广信满怀冤屈地说：“出发前从上司那里获得好消息，说郸城一带没有八路，第5 军和整编第11师又说他们已占领郸城以东的红船口。我以为有了美国的飞机火炮，进攻郸城又是乘虚而入，一定胜利。谁知一到苏屯，八路军就打过来了。打了两天，第5 军、整编第11师嫡系部队也不积极救援，我们遭到了全军覆灭。”
经过此战，刘邓关于大踏步前进、大踏步后退的运动战思想，更加深入到刘邓大军广大指战员的心中。毛泽东代表中共中央军委也发来贺电：“歼灭刘汝明向勤城进攻四个团中之两个团，甚好，甚慰。”
自刘邓率晋冀鲁豫野战军自8 月上旬南征以来，连连重拳出击，大量歼灭敌人（歼敌5 万人），支援了中原军区和华东战略区的作战，锻炼了部队，为迎得更大的胜利，作了最坚实的铺垫。