眼看着大厦将倾、覆灭不远的蒋介石，于11月初在南京国防部召集国民党统帅部成员，研究大别山作战问题，并发出了（对大别山剿匪军事的指示），决定再从进攻解放区的前线调回10个旅，加上原在大别山的23个旅，共33个旅的兵力，围攻大别山我军。整个围攻行动由国民党政府的国防部长白崇禧指挥。白崇禧于11月27日设立国防部九江指挥部，专事围攻大别山的刘邓大军。
局势是严重的。但是刘伯承、邓小平从战略、战役的角度分析、衡量，认为敌人的疯狂，只是垂死挣扎、回光返照，实际上敌人已经没有战略进攻，只有战役进攻了。
这时，一些人对胜利的信心产生动摇，有的甚至把国民党军这次围攻同蒋介石“围剿”苏区的往事相提并论。刘伯承耐心地对大家说：“我们不要形式主义地看问题，不要像我们四川人说的蚊子咬菩萨，看错了人。敌人对大别山的‘围剿’，虽然形式上敌众我寡，同对中央苏区的‘围剿”相似，但实质上则完全相反。过去的围攻，是敌人处于战略进攻，我处于战略防御的情况下进行的。现在却恰恰相反，敌人的围攻是我处于战略进攻，敌处于战略防御下进行的。我们早就说过，跃进大别山的战略意义，就是要吸引大量的敌人，我们吸引越多的敌人向我们进攻，我们背得越多、越重，对其他兄弟战略区进行大规模的反攻和进攻就越有利。我们应该越觉得光荣。不要忘记，全国上下是一盘棋啊！“
毛泽东十分关心敌人对大别山的围攻，发来指示说：“大别山根据地的确立和巩固，是中原根据地能否最后确立和巩固的关键，足以影响整个战局的发展。因此，南线三军必须内外线紧密配合。由大别山的刘邓野战军主力坚持现地斗争，由华东野战军和陈谢兵团向平汉、陇海线展开大规模的破击作战，寻机歼敌，调动和分散围攻大别山的敌人，直到彻底粉碎敌人的围攻为止。”
根据毛泽东的指示，晋冀鲁豫根据地及时增调了第10、12两个纵队到大别山来，还派第11纵队和华东野战军的10纵队护送来一批新战士和伤愈病痊归队的指战员，带来大批弹药、药品和银元，对粉碎国民党军的围攻起了重大作用。11月27日，晋冀鲁豫军区副司令员李先念率第12纵队到达大别山，与刘伯承。邓小平等会合。大家战地相逢，分外高兴。31日，王宏坤率第10纵队也来到了大别山。
12月上旬，刘伯承、邓小平决定采取内线与外线配合的作战方针，迅速实施战略再展开，在大别山立足生根，提出了“敌向内，我向外；敌向外，我亦向外”的部署。以第10、第12纵队西越平汉路，分别向桐柏、江汉两地区展开。将野战军指挥部一分为二，并以野战军司令部后方指挥部、中原局和第一纵队北渡淮河，向淮西一线展开，扩大根据地，发展游击战争，担负外线作战任务。以野战军司令部前方指挥部和第2 、3 、6 纵队留在大别山坚持内线作战。
在谁留在大别山指挥部队坚持斗争问题上，刘伯承与邓小平发生了“争执”，两人都提出要留下来，以承担更重的担子。
刘伯承说：“我留下来比较好。”
邓小平则说：“两副担子，哪个也不轻。更何况我人年纪比你轻，身体也好，适合留在大别山。”
刘伯承说：“年轻，光年轻也不见得合适，还是我留下好。”
邓小平说：“你有影响力，敌人害怕你，你到淮西指挥全局，这也是从实际出发嘛！”
这两个朝夕与共多年的战友，都非常关心对方，也很尊重对方。因此，经邓小平这么一说，刘伯承不再坚持己见了。他说：“警卫团都给你留下，我带一个排就行了。你在大别山行动频繁，我带电台在淮西给你提供敌情。”
邓小平接着说：“分开以后，我们对上对下行文，还用‘刘邓’的名义。”
就这样，邓小平与李先念、李达留下了，刘伯承同张际春带部队离开。
分手那天，邓小平冒着雪风给刘伯承送行。他们都不上马，并肩步行，一坡又一坡，一程又一程。尽管他们把分兵后可能遇到的问题都研究过，但都像还有一肚子话要说。刘伯承担心，一旦敌人发现有部队转到外线去，邓小平身边的斗争形势会更加险恶，于是又一次提出坚决把警卫团给他留下，并叮嘱李达特别注意政委的安全。邓小平则要刘伯承保护“心灵的窗户”，晚上少用眼睛，并再三嘱咐管理处，无论如何要给刘伯承准备一盏煤油灯。
邓小平陪刘伯承走了好长一段后，刘伯承站下了，拉着邓小平的手说：“千里相送，终有一别，再送，就要送过淮河了，我们分手吧！”邓小平轻轻点了点头说：“你要多保重！”并接着对张际春叮嘱道：“你要多操劳些，照顾好司令员。”刘伯承也对陪送的李先念说：“请你协助邓政委指挥好部队。”
刘伯承翻身上马，一面走一面吩咐身边的随员们说：“如果我们北上受阻，不幸被敌人冲散，大家就原路向南集中，到文殊寺去找邓政委。”并特别嘱咐电台要按时和邓政委联络。
从此以后，刘伯承增加了每天早晨向警卫员问话的内容，第一句话必定是：“政委在什么位置？几时取得的联系？他周围的敌情如何？我军的位置有什么变化？”
刘伯承分兵北去，白崇禧摸不清虚实。为了阻止刘邓部队在淮北得到补充和发展，也为乘机扩充自己的地盘和势力，采取围攻和追剿并举的方针，令整编第11、10、85师向淮河跟追。
留在大别山的主力，在邓小平、李先念等的领导下，结合军区部队和人民武装，采取敌向内，我向外，敌向外我亦向外，将其牵到外线，以小部牵制大敌，以大部消灭小敌的方针，适时地集中或分遣兵力，内外线密切配合，粉碎了白崇禧的残酷围攻。经过一个多月的作战，共歼灭敌人1l万多人，收复了太湖、英山、广济、潜山、岳西、黄海“、礼山等10余座城。与此同时，第10、第11纵队乘敌主力被吸引于大别山的有利时机，迅速向桐柏、江汉地区展开，横扫敌人保甲系统和土顽武装，占领广大乡村，建立各级人民政权。至12月底，共歼敌4000余人，解放桐柏、枣阳、泌阳、唐河、新野、京山、钟祥、天门、潜江等城。这一胜利，威胁到国民党军的长江防线和大巴山防线，使他们不得不急忙从大别山抽调部队回援，从而有力地配合了主力在大别山的反围攻斗争。
经过以上三个回合的斗争，刘邓大军终于在大别山站稳了脚，扎下了根，胜利实现了毛泽东预料的最好的前途。在此期间，中原三支大军互相配合，机动作战，共歼敌19万余人，解放县城百余座，在江淮河汉之间建立了中原解放区。
解放军南下三支大军紧密配合，经过一个月战斗，共歼敌6.9 万余人，粉碎了敌人对大别山的围攻。12月底，三路大军胜利会师于遂平西平地区。从此，中原出现了新的局面，豫陕鄂与豫皖苏两大解放军区连成一片，还创建了桐柏、江汉解放区，三支大军也由各自作战转为直接的密切配合作战。
在毛泽东、党中央精心组织指挥下，解放军三支大军南下在中原站住了脚跟，把国共作战的战线从黄河一线迅速推进到长江一线，给国民党造成很大的威胁，调动和吸引了蒋军南线全部兵力160 多个旅中的叨个旅于自己的周围，迫使蒋军处于十分被动的地位。这在国共大决战的初期，具有决定性的战略意义。
战局的急速逆转，宣告了蒋介石和他的美国顾问战略上的失败。对此，蒋介石在1947年11月30日写的（本月反省录）中，有一段绝妙的自白：全国各地战场皆陷于劣势被动之危境，尤以榆林（陕北）、运城（山西）被围日久，无兵增援；12日，石家庄陷落之后，北方之民心土气尤完全动摇；加之，陈毅“股匪”威胁徐州（江苏），拆毁黄口（江苏）至内黄（河南）铁路，而后进逼徐、宿（安徽）；陈赓“股匪”窜扰豫西，南阳、安阳震动；江南各省几乎遍里草木皆兵之象……此诚存亡危急之秋也。
中共中央军委、毛泽东挥师南下，经略中原的神来之笔，同样使苦心孤诣助蒋内战的美国政府受到强烈的震动，刘邓大军甫渡黄河，美国驻华大使司徒雷登惊呼：中国发生了“大事件”，“军事形势有利于共军”：“国民党军队兵力虽占优势，但战略的主动，则操在共产党手中。”为了帮助国民党挽回危局，美国要蒋介石放弃纬线40度以北，即放弃东起安东，经过北宁线、平绥线、大同，西至西安，就是放弃东北，争取华北，巩固长江，经营华南。蒋介石则说，有放不得之苦，放弃一地，共产党就都堆下来了。
“中央突破，三军配合，两翼牵制”的伟大部署，是毛泽东对蒋介石走的一着绝棋，锋芒所指，直逼蒋介石反动统治的大本营和心脏部位。正应了毛泽东撤离延安前对身边工作人员说的话：蒋介石既然可以打到延安来，我也可以打到南京去，来而不往非礼也。