随后，杜聿明给蒋介石发了最后一份电报，称：“各部队已混乱，无法维持到明天，只有当晚分头突围。”接着通知将战车直属部队集合，重要文件烧毁，待命。
各项部署还正在布置中，电话就不通了。邱清泉放下电话后，拉着杜聿明带着特务营就走。杜聿明见邱清泉惊慌失措，一直带着队伍向北跑。由于疲惫不堪，自觉很难跟上，又觉得要逃命就不能跟大队走，只有在夜间钻空子出了包围圈再说。
于是，杜聿明带着副官及卫士10来个人，先向西走出村庄，再转向东北，当走到夏砦附近时，见有大队解放军向西运动。杜聿明等人赶紧跳进战壕内隐蔽起来。副官尹东生还给杜聿明剃了胡子。
解放军大队过去后，卫士拉着杜聿明一直往东北跑，想跑过一段再向西转南。途中遇到老百姓，说四面村庄都有队伍。
听说周围都是解放军，杜聿明心中很慌，已经跑了20来里路，还有队伍，不知道跑到什么时候才可以跑出包围圈。
杜聿明等人继续从两个村庄间向西北跑。这时天已亮了，见村庄上有队伍，尹副官说：“我们到村庄上报到去。”
杜聿明说：“不行，还是赶快走。”这时，两个解放军战士跑来问：“你们是哪一部分？”尹副官说：“送俘虏的。”解放军战士显然不相信尹副官的话，于是，继续追问。
在解放军战士的一再逼问下，实在扛不下去的副官、卫士们都纷纷说了实情。但是在指认杜聿明时，叫他高军需，依然企图帮杜聿明蒙混过关。
解放军把杜聿明等人带到村庄后，给他们送来了水和饭。饥饿多时的杜聿明等人饱吃一顿。
不久，解放军把杜聿明等人分成两部分：杜聿明同副官、司机被送到一位首长处谈话。
先是副官做的介绍，他说：“我是尹东生，《徐州日报》随军记者。”
尹副官指着杜聿明说，“这位是第十三兵团高军需。”
司机说：“我是张印国，在徐州开商车，他们给拉来的。”他们各人都拿不出证件。首长似乎有点怀疑，细看看几个人后问杜聿明：“高军需叫什么名字？”
杜“将计就计”说：“叫高文明。”
首长笑着说：“你这个名字倒不错，第十三兵团有几大处？”
杜聿明答：“八十处。”
“你把八十处处长的名字写出来！”首长说。杜聿明毫无准备，一个也写不出，于是就打岔问首长：“你贵姓？”首长说：“我姓陈。”
杜聿明环顾四周，故作神秘地继续说：“这个地方谈话不方便吧？
能否换个地方说话？”
陈主任可能误会了杜聿明的意思，以为他怕飞机炸，就说：“不要紧，对你们的空军，我们有经验，吓不了我们。你们只要坦白交代，我们一律宽大，除了战犯杜聿明以外。”
杜聿明一听更加胆战心惊，更不敢说再多的话了。陈主任继续说：“杜聿明是不是坐飞机跑了？”杜聿明敷衍地答说：“听说跑了。”陈主任见问不出什么结果，就让杜聿明到另一间屋里休息。
不久又有一位干部来，同陈主任一样问了一番，经过严密的检查，然后将东西一一清点，交还各人。随后将杜聿明同张印国带到一个广场，从第十三兵团大批俘虏的面前经过。
杜聿明知道，解放军已经对他产生怀疑了。
杜聿明和张印国被带到一间磨房里休息，解放军监视得很严。杜聿明这时已经成了惊弓之鸟。张印国见杜聿明心神不安，就劝他趁夜间逃跑。
杜聿明正腰腿疼痛，行动很艰难。他想，逃出去走不动会死，被解放军发现也会死，与其被处死，不如先自杀。决心已定，他趁警卫人员离开房间的时候，顺手拿起一块石头朝自己头上猛砸，顿时血流如注，不省人事。所幸解放军及时发现，将杜聿明抬到卫生处抢救，不久即清醒过来。
尽管清醒后，杜聿明仍然拒绝说出自己的姓名，但是大家都已经知道抓到杜聿明了。
1月9日凌晨1时许，离开杜聿明独自出逃的敌十三兵团司令李弥等人，来到了周楼张庙堂敌第九军三师指挥所，找到少将师长周藩说：“昨日傍晚，东边已垮掉了。杜老总（杜聿明）叫我去商量下一步怎么办，我也想不出什么办法来。我想被共军打死不合算，所以到这里来找你，帮助想个办法。”
李弥垂头丧气，神情非常沮丧，周藩无言以对。
1月10日拂晓，敌十三兵团副司令赵季平找到周藩，悄悄地说：“司令的意思是想法逃出这危险的地方……”如此这般地讲了一通。
周藩这才明白李弥亲自来找他的用意是要周藩向解放军投降，利用周出去与解放军谈条件之机，李弥瞅准机会混出去。
赵季平还对周藩说：部下救长官，是义不容辞、责无旁贷的事。周藩当时的想法是：解放军已成包围之势，如果不投降的话，部下伤亡更大，不仅长官救不了，自己也许活不成。如果挂白旗投降，部下可以减少伤亡，长官也可以逃出去，自己还能保住性命，是值得考虑的事。于是周藩按兵团副司令赵季平的暗示，决定向人民解放军投降。
周藩写好一张要求投降的信，交李弥看过之后，派谍报队长郭乐山送了出去。大约中午时分，人民解放军第九纵队第二十七师政治部派人送来已经投降的原国民党第九军第一六六师师长肖超伍写给周藩的劝降信。信的内容主要是：蒋军已四面楚歌，投降才是唯一出路。
周藩对送信人说：“你先回去，我已经送了一封要求投降的信，正在等待回信。”
不一会儿，周藩派出去送信的谍报队长带回来人民解放军的一张条子，内容大意是：解放军要你部立即投降，主官出来报到，部队放下武器，集合在指定地点，听候点收，否则立即发动攻击。不得延误。
下午3时许，三师九团团长甫青云（李弥的小同乡）找来一些士兵的棉衣、皮鞋，李弥和两名副官及甫青云都换成士兵装束。
这时第九军参谋长顾隆药也出来催降，周藩眼看大势已去，便挂起了白旗，命令三师以团为单位放下武器，在指定地点集合，听候解放军受降。
下午4时许，周藩向李弥跪别，李弥还哀求周不要暴露他化装逃跑一事。
随后周藩走出周楼，向人民解放军第九纵队第二十七师举手投降。与此同时，李弥带着3个随从趁机逃了出去。
1950年1月，李弥被蒋介石派任“云南省政府主席”，就职不久，在人民解放军的攻击下，李弥又率部逃至滇缅边境。1965年逃往台湾，1973年12月病逝。淮海战役第三阶段，解放军全部、干净、彻底地歼灭了包括蒋介石“王牌”第五军在内的杜聿明重兵集团。共歼国民党军一个“剿总”前进指挥部、2个兵团部、8个军部、22个师、1个骑兵旅共计17.6万余人。击毙第二兵团司令官邱清泉，生俘徐州“剿总”副总司令杜聿明。至此，淮海战役胜利结束。
杜聿明集团被歼后，位于淮河南岸的李延年、刘汝明两个兵团和12月9日撤到扬州、南通地区的第一绥靖区部队，以及由武汉调到滁县的第二十军、第二十八军，仓皇逃向江南。解放军乘胜追击，在先期进至淮河以南的先遣纵队等部配合下，至24日，先后解放蚌埠、合肥、泰州、滁县、巢县等县城12座和江淮间广大地区，进抵长江北岸。中原军区部队到1月底解放南阳、襄樊、舒城、黄安、庐江、驻马店等城镇。
淮海战役历时66天。人民解放军歼灭和争取起义、投降的国民党军5个兵团、22个军部、56个师、共55.5万余人。实现了中共中央军委关于在淮海地区歼灭国民党军刘峙这个主要战略集团的决心。人民解放军伤亡13万余人。淮海战役的胜利，使长江中下游以北广大地区获得解放，为解放军尔后渡江作战创造了条件。淮海战役胜利后不久，蒋介石被迫于1月21日宣布“引退”，国民党反动统治从此陷入分崩离析的境地。