解放軍經過激戰，先後攻占前、後黃灘，戰鬥異常殘烈，44軍150師師長趙壁光見陣地上火勢熊熊，煙塵瀰漫，屍橫遍野，慘不忍睹，加上部下也不願再戰，便率150師殘部約2500人放下武器向解放軍投誠。在攻擊44軍軍部時，國軍憑藉集團碉堡工事拚死頑抗，解放軍連續組織了四次爆破均未成功，後來還是由一輛日式輕型坦克運載著爆破手直接炸毀中心碉堡，才突破了國軍之防禦，步兵乘勢猛攻。戰至中午，守軍中實力相對較為薄弱的44軍、100軍被全殲，44軍軍長王澤浚被俘，100軍軍長周誌道重傷，副軍長楊詩雲被俘。
戰鬥進行到至11月19日，黃煥然兵團屬下第100軍和第44軍被全殲，第25軍和第64軍也被殲滅一半。黃煥然兵團剩餘的兵力，據守在碾莊及東北兩麵約六平方公裏的七個村莊裏。
黃煥然兵團此時剩下的部隊有第7兵團部直屬部隊、警衛營、工兵營、25軍和64軍各一個團，總兵力將近萬人，戰鬥力都比較強，其中第64軍為粵係軍隊，第25軍是黃煥然的基本部隊。
碾莊周圍設有兩道迂牆和水壕，分為外圩和內圩，兩圩之間相隔百米，是一片開闊地，其間布滿地堡群，外圩水壕寬達二三十米，深一二米。在李文卿和黃煥然的修整下，整個碾莊圩成了一個兵挨兵、工事挨工事的堡壘。
為一舉殲滅碾莊的國軍守軍，粟代司令員等以攻殲碾莊圩守軍為目的，再次調整了部署；第8、9縱從東南和正南方向擔任主攻；第4縱由北麵進攻，第6縱在坦克配合下從西進攻。
11月19日上午10時，隨著粟代司令員一聲總攻碾莊圩命令的下達，整個黃淮平原顫動起來了。
粟代司令員命令集中解放軍的數百門大口徑火炮對碾莊地區實施長達30分鍾的炮火急襲。
這一天，在碾莊內死守的黃煥然也命令他的炮兵對解放軍發射完它的全部炮彈，並呼叫了空軍作戰飛機投放炸彈。30分鍾的炮擊，碾莊落下了數萬發炮彈，將這座曾有200餘戶人家的村莊夷為平地，隻有幾堵倖存的高牆如同沉重的破帆，在黑煙中晃動。
攻擊開始，國軍守軍依託工事拚死抵抗，圩牆下的機槍和圩後的大炮，火焰噴射器等構成一道道火牆，擋住華東野戰軍攻擊部隊。解放軍指戰員們冒著濃煙烈火向前衝擊，脫下棉衣涉過結著冰淩的水壕，搭起人梯爬上圩牆。夜空中，紅色彈道如同無數飛舞的火龍，沖向碾莊圩。碾莊變成一片火海。晚二十時，又一次總攻開始，華野集中所有重炮實施火力準備，由於6縱即將承擔支援中野的作戰，臨時退出戰鬥。總攻就由4、8、9縱來實施。其中9縱從南麵攻擊，國軍集中了數十挺機槍的密集火力封鎖村南水壕上的小橋，由於9縱挖掘的交通溝出口距離水壕還有幾十米遠，部隊在敵火力下暴露時間過長，所以多次攻擊都未成功。縱隊司令聶鳳智親臨主攻團73團，也就是戰功赫赫的“濟南第一團”指揮，有人反映在戰鬥中曾見有戰士徒涉過水壕，所以不必一定要從小橋上突破。聶鳳智觀察了地形，決定先將交通溝挖到水壕邊，戰鬥打響後立即以突然動作徒涉過壕，實施突破。二十二時，再次發動攻擊，果然一舉衝過水壕，突破了第一道圍牆，但國軍憑藉兩道圍牆之間開闊地上的工事，以密集火力封鎖開闊地，並組織反衝擊，雙方拚殺極其激烈，73團在友鄰的支援下，經過四小時激戰終於突破第二道圍牆，沖入村裏。而東南方向的8縱也於20日淩晨涉水過壕，並相繼突破兩道圍牆。此時的國軍因為莊內無險可守，發生混亂，守軍萬餘大部被殲。
11月20日清晨，解放軍的紅旗插上已經被放棄了的黃煥然兵團司令部，碾莊圩被解放軍攻占了。國軍第25軍殘部4000餘人逃到碾莊圩北麵尤家湖村。兵團司令黃煥然本人率領兵團部直屬部隊1000餘人推到碾莊圩東麵大院第64軍陣地，進行最後的抵抗。
11月21日晚，譚、王指揮的攻堅部隊向黃煥然兵團餘部發動了總攻。40分鍾的炮火準備之後，在華東特縱的坦克部隊的引導下，陶勇率華野第4縱從北麵、王必成率第6縱從西麵、張仁初率第8縱從東南麵、聶鳳智率第9縱從正南麵對碾莊圩之敵發動了猛烈的攻擊。華東野戰軍主攻集團以第9縱攻擊第64軍軍部大院上村；第8縱攻擊大院上東邊的小院上村；第4縱攻擊尤家湖村。4縱在二十九門大炮和四輛坦克支援下，於十六時三十分開始對尤家湖總攻。炮兵將大炮推進到距國軍陣地僅三百米處實施抵近射擊，很快摧毀國軍前沿工事，然後步兵跟在坦克後發起衝鋒，迅速涉過水壕突破圍牆，突入縱深，黃煥然見形勢危急下令25軍向西南突圍，25軍殘部在突圍中被全殲，僅軍長陳章隻身逃脫。4縱隨即攻占尤家湖，由於4縱連日戰鬥，傷亡很大，司令陶勇特別要求多抓俘虜，來補充部隊。戰鬥一結束，4縱就將剛俘虜的四千多俘虜補入部隊。
黃煥然率殘部第25、64軍各一個團，撤退到三裏莊、小費莊等幾個小村莊，一麵繼續堅持抵抗，一麵急電蔣總統、杜光亭請求支援。
蔣總統命令杜光亭不惜一切增援黃煥然，為其解圍；他也向所有的增援部隊下了一道死命令，要求不惜一切代價，進行全線出擊，救出黃煥然。
然而，此時經過一個星期的惡戰，遭到沉重打擊的邱、李兵團已經喪失了一開始的銳氣。邱、李這兩個行伍出身的將領，憑著多年與解放軍作戰的經驗，感到突破人民解放軍的阻擊陣地已是不可能的了，東援已經無望了。如果繼續拚命東進，很有可能像黃煥然一樣落入人民解放軍的手中，難逃被合圍殲滅的厄遠。因此，邱、李雖然也指揮部隊向前進攻，但是他們的後腿和尾巴始終不肯離開徐州，主力也不敢離徐州太遠，即使是進攻部隊也始終保持著間距很小的密集隊形以防被解放軍抓住機會實施穿插，防範後路被斷，部隊被分割。他們的增援是有限的，決不敢像杜光亭所要求的那樣全力以赴。
戰鬥進行到至11月19日，黃煥然兵團屬下第100軍和第44軍被全殲，第25軍和第64軍也被殲滅一半。黃煥然兵團剩餘的兵力，據守在碾莊及東北兩麵約六平方公裏的七個村莊裏。
黃煥然兵團此時剩下的部隊有第7兵團部直屬部隊、警衛營、工兵營、25軍和64軍各一個團，總兵力將近萬人，戰鬥力都比較強，其中第64軍為粵係軍隊，第25軍是黃煥然的基本部隊。
碾莊周圍設有兩道迂牆和水壕，分為外圩和內圩，兩圩之間相隔百米，是一片開闊地，其間布滿地堡群，外圩水壕寬達二三十米，深一二米。在李文卿和黃煥然的修整下，整個碾莊圩成了一個兵挨兵、工事挨工事的堡壘。
為一舉殲滅碾莊的國軍守軍，粟代司令員等以攻殲碾莊圩守軍為目的，再次調整了部署；第8、9縱從東南和正南方向擔任主攻；第4縱由北麵進攻，第6縱在坦克配合下從西進攻。
11月19日上午10時，隨著粟代司令員一聲總攻碾莊圩命令的下達，整個黃淮平原顫動起來了。
粟代司令員命令集中解放軍的數百門大口徑火炮對碾莊地區實施長達30分鍾的炮火急襲。
這一天，在碾莊內死守的黃煥然也命令他的炮兵對解放軍發射完它的全部炮彈，並呼叫了空軍作戰飛機投放炸彈。30分鍾的炮擊，碾莊落下了數萬發炮彈，將這座曾有200餘戶人家的村莊夷為平地，隻有幾堵倖存的高牆如同沉重的破帆，在黑煙中晃動。
攻擊開始，國軍守軍依託工事拚死抵抗，圩牆下的機槍和圩後的大炮，火焰噴射器等構成一道道火牆，擋住華東野戰軍攻擊部隊。解放軍指戰員們冒著濃煙烈火向前衝擊，脫下棉衣涉過結著冰淩的水壕，搭起人梯爬上圩牆。夜空中，紅色彈道如同無數飛舞的火龍，沖向碾莊圩。碾莊變成一片火海。晚二十時，又一次總攻開始，華野集中所有重炮實施火力準備，由於6縱即將承擔支援中野的作戰，臨時退出戰鬥。總攻就由4、8、9縱來實施。其中9縱從南麵攻擊，國軍集中了數十挺機槍的密集火力封鎖村南水壕上的小橋，由於9縱挖掘的交通溝出口距離水壕還有幾十米遠，部隊在敵火力下暴露時間過長，所以多次攻擊都未成功。縱隊司令聶鳳智親臨主攻團73團，也就是戰功赫赫的“濟南第一團”指揮，有人反映在戰鬥中曾見有戰士徒涉過水壕，所以不必一定要從小橋上突破。聶鳳智觀察了地形，決定先將交通溝挖到水壕邊，戰鬥打響後立即以突然動作徒涉過壕，實施突破。二十二時，再次發動攻擊，果然一舉衝過水壕，突破了第一道圍牆，但國軍憑藉兩道圍牆之間開闊地上的工事，以密集火力封鎖開闊地，並組織反衝擊，雙方拚殺極其激烈，73團在友鄰的支援下，經過四小時激戰終於突破第二道圍牆，沖入村裏。而東南方向的8縱也於20日淩晨涉水過壕，並相繼突破兩道圍牆。此時的國軍因為莊內無險可守，發生混亂，守軍萬餘大部被殲。
11月20日清晨，解放軍的紅旗插上已經被放棄了的黃煥然兵團司令部，碾莊圩被解放軍攻占了。國軍第25軍殘部4000餘人逃到碾莊圩北麵尤家湖村。兵團司令黃煥然本人率領兵團部直屬部隊1000餘人推到碾莊圩東麵大院第64軍陣地，進行最後的抵抗。
11月21日晚，譚、王指揮的攻堅部隊向黃煥然兵團餘部發動了總攻。40分鍾的炮火準備之後，在華東特縱的坦克部隊的引導下，陶勇率華野第4縱從北麵、王必成率第6縱從西麵、張仁初率第8縱從東南麵、聶鳳智率第9縱從正南麵對碾莊圩之敵發動了猛烈的攻擊。華東野戰軍主攻集團以第9縱攻擊第64軍軍部大院上村；第8縱攻擊大院上東邊的小院上村；第4縱攻擊尤家湖村。4縱在二十九門大炮和四輛坦克支援下，於十六時三十分開始對尤家湖總攻。炮兵將大炮推進到距國軍陣地僅三百米處實施抵近射擊，很快摧毀國軍前沿工事，然後步兵跟在坦克後發起衝鋒，迅速涉過水壕突破圍牆，突入縱深，黃煥然見形勢危急下令25軍向西南突圍，25軍殘部在突圍中被全殲，僅軍長陳章隻身逃脫。4縱隨即攻占尤家湖，由於4縱連日戰鬥，傷亡很大，司令陶勇特別要求多抓俘虜，來補充部隊。戰鬥一結束，4縱就將剛俘虜的四千多俘虜補入部隊。
黃煥然率殘部第25、64軍各一個團，撤退到三裏莊、小費莊等幾個小村莊，一麵繼續堅持抵抗，一麵急電蔣總統、杜光亭請求支援。
蔣總統命令杜光亭不惜一切增援黃煥然，為其解圍；他也向所有的增援部隊下了一道死命令，要求不惜一切代價，進行全線出擊，救出黃煥然。
然而，此時經過一個星期的惡戰，遭到沉重打擊的邱、李兵團已經喪失了一開始的銳氣。邱、李這兩個行伍出身的將領，憑著多年與解放軍作戰的經驗，感到突破人民解放軍的阻擊陣地已是不可能的了，東援已經無望了。如果繼續拚命東進，很有可能像黃煥然一樣落入人民解放軍的手中，難逃被合圍殲滅的厄遠。因此，邱、李雖然也指揮部隊向前進攻，但是他們的後腿和尾巴始終不肯離開徐州，主力也不敢離徐州太遠，即使是進攻部隊也始終保持著間距很小的密集隊形以防被解放軍抓住機會實施穿插，防範後路被斷，部隊被分割。他們的增援是有限的，決不敢像杜光亭所要求的那樣全力以赴。