彤云密布，寒风凛冽，淮北大地纷纷扬扬飘起了雪花。双堆集战场焦黑的地面和纵横的沟壑，以及到处可见的尸体、血迹，暂时被一片洁白的雪所掩盖。
12月5日，刘伯承、陈毅、邓小平下达“总攻黄维兵团命令”。总前委决定组成东、西、南3个攻击集团。命令中野第四、九、十一纵队及豫皖苏独立旅、华野特纵炮兵一部组成东集团，由陈赓、谢富治指挥，向双堆集以东地区攻击；命令华野第十三纵队，中野第一、三纵队和华野特纵炮兵一部组成西集团，由陈锡联指挥，向双堆集以西地区攻击；命令中野第六纵队、华野第七纵队和陕南军区第十二旅组成南集团，由王近山、杜义德指挥，向双堆集以南攻击。
12月6日下午4点30分，经过了充分准备的3个攻击集团同时发起全面攻击。
黄维于12月7日又派胡琏飞南京，把第十二兵团的实际情况报告蒋介石。
胡琏上飞机时，黄维抬起两只深陷下去的大眼睛，拉着胡的手，深情地嘱告：“你去了以后就不要再来了！我们已陷危局，前途难卜，人才要紧。‘千军易得，一将难求’，即使我们有一天全部罹难，有你在还可以重振十二兵团。”
胡琏握住黄维的手，苦笑一下，未置可否，便登机出发了。南京黄埔路总统官邸的小餐厅闪烁着幽暗的灯光，气氛很沉闷。
蒋介石设便宴招待突然从双堆集战场赶来的胡琏。作陪的有参谋总长顾祝同、参谋次长林蔚、空军副总司令王叔铭、华中“剿总”副总司令宋希濂，还有蒋经国。
蒋介石没有说一句话，只做了个手势，示意他的学生们吃饭、吃菜。学生们发现老头子又清瘦憔悴了许多，一个个心情很沉重，也都沉默不语，只端着饭碗，默默地吃菜、扒饭。便宴之前，顾祝同打了招呼，饭后校长请大家看电影。一行人跟着蒋介石鱼贯步入放映厅。音乐雄浑悲壮，放映机颤抖着推出片名：《文天祥》。“惶恐滩头说惶恐，伶仃洋里叹伶仃。人生自古谁无死，留取丹心照汗青！”
胡琏听着这曲古今浩歌，鼻子一阵阵发酸。
胡琏又飞回双堆集，黄维迎上去，又喜又怨，责备道：“伯玉，不是不让你回来了吗？你留在南京催促空投补给，胜似在我身边呀！”
胡琏叹了口气，道：“古人云‘临难毋苟免’。”胡琏摇了摇头，看了看为迎接他而肃立在北风中的各军军长，又恢复了他那冷峻的表情和一丝不苟的举止。一行人匆匆回到兵团部坐定，胡琏概述了一下南京之行和党国要人及统帅部对双堆集全体官兵的殷切希望，然后站在中间，厉声道：“总统已经同意我们突围，决定在此之前给我们投足必需之补给。为便于空投粮弹，各部队要立即发起反攻，扩大阵地。统帅部已决定，在突围时空军将向共军投掷凝固汽油弹，还有”胡琏忽然低下声音，“还有‘甲种弹’和‘乙种弹’。大家注意，这一消息到此为止，谁要散布出去，乱了军心，军法从事！”
将领们一听，一阵惊慌。这些玩了20多年枪杆子的带兵将领，谁不知道，“甲种弹”是指糜烂性毒瓦斯炸弹，“乙种弹”是指窒息性毒瓦斯炸弹，而糜烂性毒弹是国际公法禁止使用的！
杨伯涛沉默了一下，皱着眉头说：“我们与共军胶着在一个阵地上，空军能投准目标吗？万一风大，风向变化，岂非同归于尽？”
“就同归于尽嘛！”胡琏吼了一声，“这是老头子的意思！”最后，他又补充了一句：“到时有技术人员作指导。”
自从对双堆集之敌发起总攻以来，解放军便昼夜不停地猛攻，几乎使第十二兵团得不到丝毫喘息之机，到12月10日之前，已歼敌5万多人。由蚌埠、固镇北援黄维兵团的李延年、刘汝明两兵团，在蒋纬国战车团的配合下，连攻10多天，遭到解放军阻击部队顽强阻击，最终也未能与他们仅几十里之隔的黄维兵团靠拢。
12月1日，杜聿明集团40万大军撤弃徐州向西逃跑，结果被华野主力围困在河南永城陈官庄地区。此时，整个徐蚌战场被刘伯承当做一桌丰盛的酒席，他说他嘴里吃着一块（黄维兵团），手中挟着一块（杜聿明集团），眼里还看着一块（李延年、刘汝明两兵团）。为了争取战役主动，刘伯承决计集中近30万大军首先歼灭黄维兵团，然后再抽手对付陈官庄。而此时的杜聿明集团也已被歼8万多人马，只能在陈官庄地区原地打转，寸步难行。
同时，刘伯承、陈毅又增派华野3个师零5个团奔赴南线，死死地粘住李、刘兵团，令其进退两难。
12月12日，刘伯承、陈毅发出“促黄维立即投降书”，指出：现在你所属的4个军业已大部被歼，就是你所依靠的“王牌”十八军，亦已被歼过半。你的整个兵团全部被歼，只是几天内的事。在这种情况下，你本人和你的部属，再做绝望的抵抗，不但没有丝毫出路，只能在人民解放军的强烈炮火下完全毁灭。“你身为兵团司令，应爱惜部属的生命，立即放下武器，不再让你的官兵作无谓牺牲，如果你接受我们这一最后警告，请即派代表到本部谈判投降条件。时间紧迫，望即决策。”
对此，新华社连续广播，各纵队抓紧时机，广泛开展政治攻势。蒋军被瓦解了，整连、整营纷纷来降。
但黄维却把“劝降书”撕得粉碎，拒绝投降，负隅顽抗，仍作困兽之斗。
12月13日晚，解放军发起最后歼灭黄维的战斗。总前委将华野第三、十三纵队加入南集团，由华野参谋长陈士榘统一指挥，突击敌核心阵地双堆集，东、西两集团的各纵队分别向当面之敌实施突击。
12月14日，南集团攻占敌临时机场南端阵地，以及双堆集以南尖谷堆阵地，黄维兵团部完全暴露。东集团攻占杨老五庄、杨子全庄。
15日下午，各集团乘胜继续攻击，东、西集团通过敌人的严密火网，突破了敌人用汽车筑成的防线与南集团会合。3个攻击集团密切协同，迅速摧毁了敌人的指挥中心。
自从蒋介石同意第十二兵团突围，并决定派空军投掷毒气弹和燃烧弹炸开共军阵地之一角，设想全兵团能像决堤之水从这一缺口冲出去。
岂料，布置数次突围，均不得手，不是风向问题就是空中、地下配合难以衔接。
杨伯涛曾亲自和他的第一一八师师长尹钟岳监督军械官指导一队选定好的工兵向解放军阵地试射“特种弹”。只见对方阵地上冉冉升起像凝固了的一朵朵白云向四周弥漫，眨眼间便覆盖了整个阵地。
杨伯涛微微冷笑，下令炮兵开炮、步兵冲锋，结果却遭到解放军更猛烈的反击。冲锋的步兵丢盔弃甲，逃回自己的据点。
杨伯涛感到十分迷惘，“特种弹”的威力哪去了？气得杨伯涛把一张“特种弹”说明书撕得粉碎。
原来，是刘伯承用尿破了“毒气阵”。刘伯承早就料到蒋军最后会来这一手，所以他早就下达命令：各纵队如遇敌人放毒气，就让战士们用自己的尿浸湿毛巾捂住嘴、鼻就不碍事了。
12月15日早晨，黄维与胡琏一致认为再坚守下去已毫无意义，只有立即突围，或可能侥幸保存一部分兵员，以便将来重整旗鼓，东山再起。于是商定各部队于黄昏6时统一行动，突围后第一集合点为蚌埠之南，第二集合点为滁县。
不料，蒋介石闻报大惊，于下午4时许特派王叔铭乘飞机在双堆集上空盘旋，发话制止夜间突围，令次日上午在空军配合下突围。
黄维对天大叫一声，“等不到明天了！”便愤愤地丢下话筒，一擂桌子，喝道：“准备行动！”这是他军人生涯中第一次也是最后一次违抗蒋介石的命令。
于是黄维开始命令机要人员焚烧文件，包括他着意保管的毒气弹使用说明书，然后将兵团部匆匆撤到平谷堆。
黄维一声令下，早已迫不及待的各军、师便立即行动，阵地上一片混乱。不时传来重武器被膛炸的爆炸声，来不及炸的山炮、榴弹炮就将炮瞄镜、炮闩拆毁和埋藏。通信兵则负责破坏电话机和无线电台。
杨伯涛忽然想起了那部装在吉普车上的美军移交的陆空联络电台，赶紧命一工兵参谋前往破坏。同时，他又命凡是能拿枪的官兵都必须人手一支，能携带的轻武器都带走。
黄昏来临了。忽然，大地猛地震颤起来，空中呼啸着炮弹，平谷堆下顷刻漫起滚滚硝烟。我军又开始猛烈攻击了。残余的第十二兵团乱成一团，所有官兵的心都在紧张收缩着、恐惧着。炮弹正中战车营的停车场，几辆坦克顿时燃起熊熊大火。周围部队见状，以为突围时间提前，赶紧集合，没头苍蝇似的争先恐后地向外围乱奔、乱撞、乱闯。霎时，喊声、哨声、枪声、炮声、汽车鸣笛声吵成一片，双堆集陷入空前混乱之中。
黄维大惊，奔出掩蔽部一看，急得连连跺脚，因通信网已全部被破坏，已无法下令整顿。
黄维兵团部混乱不堪的现象引起解放军指挥员的注意，他们判断：黄维要逃跑了。于是刹那间，枪炮声、喊杀声铺天盖地而来。
第十二兵团残余官兵顷刻便作鸟兽散。第十一师师长王元直急急奔来，向黄维报告：“奉军座命令，请3位老总赶快上战车，由我第十一师负责保护突围！”
黄维铁青着脸，用忧戚的目光望了一下胡琏、吴绍周，一挥手：“走吧！”
3人分别登上3辆坦克，坦克慌乱地开动起来，从蒋军的尸体和伤兵身上碾过去，履带上血肉四溅。
黄维、胡琏、吴绍周所乘的坦克急驰至玉皇庙河湾，浮桥被黄、胡所乘的坦克压坏，吴绍周的坦克一个筋头翻倒在河中。
黄维、胡琏所乘的两辆坦克与护卫的第十一师在乱军中被冲散了。黄维的坦克狂奔一阵后发生了故障，他只得下车，混在乱兵中奔逃，在一片“缴枪不杀”声中成了解放军的俘虏。
胡琏的坦克驶上公路，向蚌埠方向逃窜。天亮后，一批批的解放军迎面而来，误以为是被我军缴来的坦克在执行任务。在涡河北岸，坦克油料耗尽，胡琏只得下车步行，被解放军地方部队一支巡逻队发现，在一片追杀声中，胡琏的背上中了流弹。同行的战车连连长甘义三与胡的副官周名琴架着重伤的胡琏跌跌撞撞来到涡河边，发现停有一条小船，便将胡琏搀上船，强逼艄公将他们送过涡河。
过了涡河，在一个村子里雇了一辆牛车。最后，在蚌埠派出的骑兵接应下，才保住了一条小命。
12月15日夜12时，攻击双堆集的战斗胜利结束！解放军全歼黄维兵团，活捉兵团司令官黄维、副司令官兼第八十五军军长吴绍周、第十八军军长杨伯涛、第十军军长覃道善，只有兵团副司令官胡琏侥幸逃脱，第十四军军长熊绶春被击毙。至此，黄维兵团全军覆灭。
由蚌埠北援的李延年、刘汝明两兵团遭解放军阻击部队的顽强阻击，连攻10余日，终未能与黄维兵团靠拢。黄维兵团覆灭后，该敌于16日撤到淮河以南。被围在陈官庄地区的杜聿明集团从11日至15日曾连续向南突围，均未得逞，其防区进一步缩小，处境更加不利。