国民党统帅部为了防止海州李延年的第九绥靖区被歼，命令黄百韬的第7兵团在新安镇一带掩护第九绥靖区撤退。后来国民党统帅部又决定让海军从海上将李延年部接走。因为海军的军舰不能凑齐，又改成还是让李延年部从陆上西撤，李延年心里也是极为不满。
为了逃离险境，李延年只得拉上正在海州的南京国民党总统府少将参军、战地视察官李以匡驾车去黄百韬设在新安镇的兵团部和他商量撤退的事宜。他生怕黄百韬一怒之下，自行撤退，扔下他撒手不管，所以才拉上了李以匡同行。李以匡和黄百韬是好友。黄百韬虽然没有扔下他不管，但是心情显得很恶劣，在李延年和李以匡面前都毫不掩饰。黄百韬向他们二人表示，他在危难之际，绝不会独自逃命，惟有死战而已。言语之间，很是悲观。
受黄百韬悲观绝望情绪的影响，李以匡也在新安镇度过了一个不眠之夜。
一直拖到11月7日，黄百韬兵团才开始从新安镇地区西撤，黄百韬命令第100军掩护第44军，第25军掩护第100军，依次撤退。
当兵团大部队撤退到运河时，黄百韬看着运河铁桥上蠕动的人流，心乱如麻。只看到部队官兵和随同撤退的国民党地方党政机关人员拥挤桥头，争相通过，混乱不堪。
下午，第7兵团兵团部和先头部队渡过运河，沿途行进很是艰难，部队队形散乱。黄百韬坐在车上，面对战前就呈现出的败亡之兆，他不禁摇头叹息。黄百韬深感气闷，本来他只有三个军，由于一下子增加了两个军，现在他手下的兵力已经有五个军，兵员差不多增加了一倍，但却如同一个沉重的包袱压得他喘不过气来。
运河上根本没有其他的通道，也没有船只，五个军只能同挤一座铁桥通过运河，这得要走多少天？况且战线拉得太长，又如何应战？
这天的黄昏时分，正当我山东兵团三个纵队全力向运河沿线推进时，突然接到华东野战军代司令员兼代政委粟裕的急电，得知黄百韬兵团主力正向运河以西逃窜，命令山东兵团指挥第7、第10、第13纵队排除一切困难，以急行军直插曹八集、大许家、苑山一线，截断敌人退路，以构成围歼黄百韬兵团的态势。
战役开始时，我华野7纵的任务是：以一部兵力包围枣庄、峄县（今峄城）之敌，派出精干得力部队袭占并控制万年闸大桥，主力由万年闸及其东西地区渡运河直扑贾汪，配合政治攻势，促使国民党第3绥靖区冯治安部起义，如发现该部向南收缩则歼灭之。
7纵的首要任务是突破敌运河防线，攻占万年闸。纵队正面的一段运河成东西向，两岸相距200米左右，河堤北低南高，水面宽50－70米，水深约3米，流速较急。其中万年闸所在段运河分为两股：北股月湾河，有桥；南股为运河主流，也有桥；两股之间，夹着一片芦苇滩地。敌人在运河沿线修筑了工事，每隔200米筑一地堡和集团工事，有小分队守备。万年闸地区的工事和守军更多更强，两座桥都有较坚固的桥头堡，并在北岸的大刘庄、杨闸关（今杨闸官）、小李庄等地设有外围据点。防守万年闸至六十子地段的部队为59军180师539团，其第3营会同峄县大队和一部分保安部队担任万年闸及其外围据点守备。
10月30日晚，7纵奉命移至膝县以东、西集以北地区集结，进一步进行各项推备，着重组织担任突击的各部队做好攻占万年闸和强渡运河的战术、技术准备。11月5日黄昏又从滕县、西集之间地区拘南开进。6日黄昏，枣庄、峄县守敌南撤。7日晨我军进至金陵寺、古邵、大荒、葫芦埠、泥沟地区，抵近敌运河防线。当日下午3时，7纵第一梯队19、21两师的突击团开始接敌运动。这时，阴云密布，下起蒙蒙细雨，天色较暗，对部队的隐蔽运动十分有利。
我21师61团的位置在夏庄南，离万年闸1公里左右。中间有扬闸关村，扬闸关东侧是大列庄，西侧是小李庄，和尚庄，地形开阔。吴团长和营长们蹲在隐蔽处打开地图，用手电照着看了一会儿，命令2营由团参谋长指挥，突过运河后，沿河堤向西打，协同1营攻占万年闸。1营先消灭杨闸关之敌，用1个连迂回到万年闸西头佯攻吸引敌人。3营待命。要求各营抓紧时间，动作要快。
雨停了，天空星光闪烁，地面寒风飕飕，穿着已经潮湿的衣服，更是凉气逼人。走在1营前头的侦察排端着枪猫腰前进，忽儿跃起，忽儿趴下，隐蔽接敌。杨闸关村口抱着枪的敌哨兵正在低头打盹。我侦察兵如饿虎扑食，一把抓住敌哨兵。
“不准动，不许喊叫！”
“解放军兄弟饶命！我是被抓丁来的”。
话音未落，一束手电光射来，敌哨兵悄悄告诉我侦察战士说：“这是带班的。”
那个带班的家伙慌乱中开了一枪，拔脚就跑，边跑边喊：
“解放军来了！解放军来了！”
1连和侦察排乘敌混乱之机，猛冲上去，将敌人营房团团包围，敌人连棉裤也来不及穿就当了俘虏。
与此同时，3连迅速夺取了小李庄，又迅速向东逼近月湾河桥头。团长命令3营进入战斗，配合1营迅速攻占万年闸。我军东西夹击，敌人措手不及，乱作一团。从杨闸关溃退的保安旅，朝着运河桥头逃跑。3连机智地放他们通过，准备在尾追时，一齐过桥。谁知守桥敌人死死封锁，逃敌不能上桥，只得纷纷跳下水去。
此时，我1营、3营几乎同时逼近桥头。桥上守敌企图炸桥逃命。3连火力强，行动快，敌人的炸药包被冲锋枪扫射引爆，扛炸药包的敌人也一起被炸进河里。炸药包没有炸掉大桥，只是把桥板烧了一个窟窿。战士们趁爆炸的浓烟冲了过去，抢占了跨在月湾河上的大桥。
敌人丢失月湾河桥之后，知道再退就要覆灭，下决心死守第二道桥。他们一边盲目射击，一边动手关闭铁丝网门。2排副排长王克斌率4班猛冲上去，不待敌人关上门就冲了过去。紧接着，班长魏长远，战士王上海迅速冲过桥面，向敌桥头堡扫射、扔手榴弹，消灭了桥南桥头堡里的敌人。3连迅速冲过大桥，消灭了增援之敌2个连，保住了大桥。团指挥所也相继转移到桥南。
再说我右路第19师55团在万年闸以西4公里左右的堰公头，以猛烈火力掩护突击队泅渡，驱逐了南岸河堤守敌，占领了有利阵地。接着，用6只橡皮船陆续渡过2个营和3个侦察队，并迅速肃清两侧六十子、巨梁桥之敌，打通了与21师渡河部队的联系。
运河防线的迅速突破，特别是万年闸两座大桥的完好占领，为我主力南下打开了通路。
就在我7纵突破运河的同时，右邻10纵逼近韩庄，歼灭敌保安部队一部，争取77军1个营起义，并有2个连在新闸子渡过运河；左邻13纵包围了台儿庄守敌，并有一部在台儿庄以西渡过运河。
我军的强大压力，给国民党第3绥靖区中原来赞同起义的人以极大的鼓舞，而使原来犹豫徘徊的人迅速转向赞同起义。8日晨何基沣、张克侠两位将军随即率领59、77两个军大部共2.3万余人，分别在台儿庄、贾汪集中，举行起义。我19师迅速进至贾汪、崮岘地区。何、张率部起义，打乱了敌徐州“剿总”的部署，使徐州以北和东北完全暴露，为我军北线各纵迅速南下，切断陇海路，合围黄百韬兵团，提供了非常有利的条件。
11月8、9两日，华野和山东兵团首长接连下令，命7纵、10纵和13纵迅速南下，直插陇海线之苑山、大许家、曹八集段，继续向单集、双沟、房村前进，会同路南向西急进的11缴和江推2个旅，力求截歼李弥兵团一部，务必切断黄百韬兵团西撤道路，以保障和协同华野主力围歼黄兵团于运河以西、徐州东南地区。
7纵接到命令，即确定如下部署：纵队率20师、21师经柴山，北许阳、甫许阳、朱湾、塔山及其两侧，向大许家车站和单集攻击前进；19师除以一部兵力控制贾汪，待10纵派队接防后甫进外，主力经泉河、油坊、叶场，向徐州以东陇海路两侧的周庄、黄集、殷山（今鹰山）攻击前进。
8日晚至9日晨，20师、21师进抵朱湾两侧的不老河北岸。不老河，南距陇海路10多公里，呈东西走向，水面宽近200米，深约3米。战前我7纵对这些情况了解不够，缺乏应有准备，以致部队不能迅速渡过不老河，进到指定地区。
这时，敌李弥兵团已经撤到徐州东北近郊，黄百韬兵团大部已撤过运河。我军如不能迅速渡河，抢占曹八集至徐州间的铁路及其两侧的堵截阵地，让黄兵团向徐州靠拢，将给整个战役带来极不利的影响。
7纵指战员深知尽早渡过不老河的重要性，他们不顾敌机疯狂扫射，抓紧强渡。自中午至晚上，20、21两师的先头团，利用几只橡皮船和陆续搜集到的十几只木船，分批漕渡，有的利用临时结成的筏子或干葫芦，在刺骨的寒水中泅渡，终于胜利地登上南岸，进占小塔山、板桥集、大许家之间地域，直逼铁路北侧。担任架桥的分队，不畏艰难和挫折，屡架屡败，屡败屡架，终于搭成了两座浮桥，使20、21两师主力和纵队直属部队于10日午前全部渡过不老河。
19师将贾汪防务交10纵队后，于9日下午南下，黄昏时在油坊通过临时抢搭的浮桥渡不老河。10日拂晓前后全部进至南岸。
10日上午，7纵继续南进。15时前后，19师进占黄集，21师进占大许家，20师进占小沙庄，控制了约18公里铁路线，先头一部进占郁楼。20师越过陇海路继续向南挺进，发现曹八集方向有大股敌军以密集队形西窜，60团立即向敌先头部队猛扑，一举歼灭李弥兵团第9军3师8团1个营。当晚，20师协同13纵，将敌该团主力及黄兵团第100军44师师部分别包围于大耿庄和曹八集。
11日午后，我20师60团和58团一部在13纵一部配合下，向龟缩在大耿庄之敌第9军3师8团发起攻击，并将其全部解决。
同日，我19师进占李楼、黄龙山、薛山、殷山、邓庄地区有利阵地，侦察分队前出到苑山、侯集附近和魏集、出头山（也称猪头山）、肖家集等地。
当晚，薄暮时分，右邻10纵部队进占虎山、大庙山、苑山之线。12日凌晨，左邻12纵进占林佟山及其以东地区。这样，敌黄百韬兵团西撤道路被重重封闭，只得固守于以碾庄圩为中心的狭小地域，陷入我军东路各纵包围之中。
11月12日，邱清泉、李弥2个兵团由徐州东援，其第一线由北而南展开了第9、第8、第5、第70共4个军，当日进占我7纵和友邻警戒阵地孟安子村、姚庄、魏集、出头山、林佟山之线。
华野首长为确保东线全歼敌黄百韬兵团，并在以后续歼东援之敌，于13日决定：以5个纵队加特纵主力围歼黄兵团，以3个纵队沿铁路及其两侧阻击邱、李2个兵团，以4个纵队（后增至7个纵队）组成侧击兵团，进至徐州东南，待敌黄兵团快要全部解决时，将邱、李2个兵团诱至曹八集以西、大许家以东地区，包围歼灭之。
按照上述意图，我7纵和右邻10纵、左邻11纵统归10纵司令员宋时轮、政委刘培善指挥，跨铁路两侧担任正面阻击徐州东援之敌。纵队领导决定：19师在已占阵地为第一线，20师在单集以北、大许家以南、西抵岳海地区，21师在大许家、刘芦家（刘鹿鹿）、麻谷子之线及其以东地区，为第二线；两线纵深约17公里，正面近10公里，均加紧构筑工事。
徐东阻击，关系到能否全歼黄百韬兵团。对我7纵来说，此战比以往进行的阻击战困难更多。原因是：援敌兵力大，装备强，攻击猛烈，且靠近徐州，补给便利；我7纵阻击地带内，铁路以南5公里左右有些不高的山地，但多为乱石山，不便构筑工事，余均为平原开阔地，利于敌坦克活动；援敌距碾庄圩被围之黄兵团不到40公里，7纵防御纵深不到20公里，可供机动的余地很小。
根据这些情况，7纵各部队认真研究改进战术，从战术指导到阵地编成、工事构筑、兵力配备和火力组织等方面逐一研究落实，力求以小的消耗收到大的歼敌效果，将敌人阻止在大许家以西地区，确保我东线部队全歼黄兵团。
紧接着，便是激烈艰苦的阻击战斗。
东援之敌进占我军警戒阵地后，于13日在强大炮火、飞机、坦克支援下，全线展开进攻。其中沿陇海路南侧向我7纵19师邓庄、殷山阵地进攻的是敌第5军200师。我守备部队节节阻击，敌人每前进一步都要付出重大代价。17日，华野首长为诱敌东进，以便侧击兵团向北断敌后路，决定我7纵、10纵和11纵于当晚稍向东撤，侧击兵团也稍向后缩。7纵19师移到曹八集西北龙集地区集结整理，第一线阻击任务由占领岳海、刘芦家、麻谷子之线阵地的20、21两师部队接替。
敌徐州“剿总”刘峙误认为我军有计划的后缩为“总退却”，下令邱、李2个兵团向我军追击。
18日，敌第5军200师占我岗上集、朱庄等地后，又以2个营攻我20师岳海阵地，下午突破我前沿阵地，我守备部队坚决实施反击，将突入之敌5个连大部歼灭。同日，敌第8军170师攻击我21师刘芦家阵地，曾一度突人我前沿阵地。当晚，我7纵为配合侧击兵团出击，组织1个多团反击吴庄、朱庄、小朱庄之敌，歼敌一部，迫敌缩守小李庄。