战争持续到1948年夏，人民解放军已发展到280万人，其中正规军149万。经过两年战争锻炼和整军，全军的政治素质、战斗力特别是攻坚能力有了很大提高。于是中央决定开始实施歼灭敌重兵集团的战略决战，要求中原、华东两个野战军联合发起淮海战役。

    为防止孙元良兵团东进策援，中原野战军决定淮海战役发起前首先攻克郑州。1948年9月，中原野战军首长决心除以第2、第6纵队，陕南军区第12旅，江汉、桐柏军区主力继续牵制张淦、黄维两兵团外，集中第1、第3、第4、第9纵队及邻近各军区部队，在华北军区第14纵队配合下，进行郑州战役。21日夜开始包围郑州。22日拂晓，守敌第十二绥靖区第40军第106师、第99军第268师等1万余人弃城北逃，被我第9纵队等部全歼于郑州以北之老鸦陈地区，郑州获得解放。开封敌慑于我攻势威力，24日弃城东逃。至此，中原三大名城郑州、开封、洛阳均为我军解放。

    1948年11月14日，中共中央指示，确定由邓小平、刘伯承、陈毅、粟裕、谭震林5人组成总前委，邓小平、刘伯承、陈毅为常委，以刘伯承为主帅、邓小平为总前委书记，统一领导与指挥华东、中原两野战军和中原军区各部队，以徐州为中心，与蒋介石最大的战略集团刘峙集团进行淮海战役。

    11月12日，第一战役（徐蚌会战）开始，中原野战军为配合华东野战军歼灭黄百韬兵团，举行了卞徐会战，在马牧集以东张公店歼敌5000人。第2、第6纵队和陕南、江汉、桐柏军区主力，在江汉、桐柏地区进行牵制作战，经20余日战斗，迟滞了黄维兵团东援。第4纵队收复了砀山县城。中原野战军全力攻取宿县，控制徐蚌段交通，保障华东野战军围歼黄百韬兵团。中原野战军主力并指挥华东野战军第3、两广纵队即转入徐蚌作战。以第4纵队与华东野战军第3、两广纵队沿津浦线宿县、徐州段向北攻击，钳制邱清泉、李弥、孙元良3个兵团东援；第3纵队、第9纵队一部攻击宿县；第9纵队与豫皖苏独立旅沿津浦线固镇、蚌埠段向南推进，阻击敌李延年、刘汝明两兵团北援；第1纵队位宿县西北为预备队。

    15日，中原野战军第3纵队及第9纵队一部攻克宿县城，全歼守敌第25军之第148师及交警第16总队和地方部队共1.29万人，俘津浦护路副司令兼宿县最高指挥官张续武等，并缴获大量武器、弹药、物资。至此，我军控制了以宿县为中心的徐州、蚌埠间广大地区，切断了徐州与蚌埠敌之联系，完成了对徐州的包围。22日，华东野战军主力在中原野战军保护战场的条件下，于新安镇碾庄地区全歼敌黄百韬兵团，淮海战役第一阶段胜利结束。

    23日，淮海战役第二阶段开始。中原野战军第4、第9纵队和豫皖苏军区部队在南坪集及其东西地区阻击黄维兵团北进。对黄维兵团开始进入阻击作战阶段。中原野战军指挥所进驻宿县临涣集以东之小李家，指挥围歼黄维兵团的作战。25日，中原野战军将黄维兵团完全包围于宿县西南之双堆集地区，对黄维兵团开始进入完成包围、准备攻击的作战阶段。中原野战军击退了敌黄维兵团的突围。敌第85军第110师师长廖运周率部5500余人，在战场起义。30日，在黄维兵团陷于重围时，杜聿明率邱清泉、李弥、孙元良3个兵团放弃徐州向永城方向逃窜。华东野战军当即解放战略要地徐州，并进行追击。

    12月15日，中原野战军对包围在双堆集的黄维兵团发起总攻，黄维兵团被全歼，淮海战役第二阶段胜利结束。计歼敌1个兵团部、4个军部、11个整师和1个快速纵队，共12万人。俘兵团中将司令官黄维、中将副司令官吴绍周等将官15名。缴获各种口径火炮1210门，坦克20辆，汽车300余辆。并在阻击敌李延年、刘汝明两兵团作战中歼敌1.29万人。

    1949年1月6日，淮海战役第三阶段开始，在刘伯承、陈毅、邓小平的统一指挥下，由粟裕具体指挥，华东野战军在中原野战军配合下开始对杜聿明集团发起总攻。10日，被围于永城地区之杜聿明集团被全歼。规模巨大的淮海战役胜利结束。此役全歼敌徐州剿总指挥部，5个兵团部，精锐部队25个军、56个师共55.5万人。

    淮海战役自1948年11月6日至1949年1月10日，历时66天，在整个淮海战场，我军以60万人战败了国民党精纯80万人，取得了战略决战的伟大胜利，彻底粉碎了国民党“力争华北，坚守中原，经营华南”的防御计划，基本上解放了长江以北的华东、中原地区，使国民党反动政府的首都南京处在人民解放军的直接威胁之下。这一决战的胜利连同全军在东北、华北、西北的胜利，奠定了人民解放战争在全国胜利的坚固基础。