淮海战役打响前，蒋介石本打算让白崇禧出任国军总指挥。当时国军准备在淮海战场投入80万兵力，能指挥这么多部队作战，对任何一位统兵将领来说都是可遇而不可求的。白崇禧也不例外，因此他很痛快地就答应了。但当他赶到徐州后却发现国军的部署毫无章法，完全是一副被动挨打的架势。

而且蒋介石的嫡系将领邱清泉等人还不愿听他的指挥，在这种情况下白崇禧认为自己很难打赢这场战略大决战。一旦战败，就可能被蒋介石当做替罪羊，于是他临时反悔，拒不上任。蒋介石无奈之下，只得把刘峙推到了前台，又将杜聿明从东北调往淮海战场，协助刘峙指挥。

然而还没等杜聿明赶到徐州，黄百韬兵团就被华野包围在了碾庄地区。刘峙束手无策，急得如同热锅上的蚂蚁一般。杜聿明刚下飞机，刘峙就向他问计。杜聿明给出了两个办法，一个办法是直接派兵救援黄百韬；另一个办法是先不管黄百韬，让他在碾庄牵制华野的主力，自己率邱清泉和李弥等人与黄维兵团一起夹击中野，得手后再回头围攻华野。

杜聿明本人倾向于第二个方案，一旦成功，就可以扭转整个战局。但刘峙认为这个方案太冒险，他担心还没等杜聿明等人包围中野，黄百韬就已经被华野给消灭了。最终刘峙采用了第一个方案，派邱清泉和李弥等人去给黄百韬解围，结果在徐东一带遭到了宋时轮的顽强阻击，根本打不过去。

在这种情况下，只能再投入新的兵力了，蒋介石严令黄维兵团昼夜兼程赶往战场。黄维久疏战阵，根本不了解我军的打法，一味闷头猛冲，结果在双堆集一头撞进了中野的包围圈。11月24日，刘邓致电军委和粟陈张：“我昨晚出击及正面顽强抵抗，结果黄维全线动摇，刘峙令其向东南突围，刻敌已将浍河以北主力全部退过南岸，其突围未逞，全部在南坪集东南纵横二十里地区被我合围，极为混乱，正激战中，估计三天内可能解决战斗。”

此时粟裕指挥华野经过十多天的苦战才将黄百韬的第7兵团消灭，正打算休整一下就率部去支援中野。不料中野不仅不需要支援，还称三天内就可以歼灭黄维兵团。粟裕看到电报后都懵了，认为中野太过乐观了。当时中野刚从大别山转出不久，参战的7个纵队当中，除了一纵和四纵各有9个团之外，其余的几个纵队都只有6个团，总兵力在12万人左右。

而黄维兵团也有12万人，因此中野兵力并不占优。同时在武器装备上，中野和对手存在着巨大的差距。当初挺进大别山过黄泛区的时候，许多重炮都被炸毁了。后来在大别山转战的半年时间里，又损失了一些重武器。因此双堆集战役的时候，整个中野参战部队加起来只有几十门重炮，迫击炮也只有两百多门，还不及黄维兵团一个军的炮火多。

华野的火力比中野猛，兵力也比中野多，打黄百韬还用了十多天。现在中野在兵力和火力都不占优的情况下却称三天可以消灭黄维兵团，粟裕认为这个判断太乐观了。那么中野为何认为自己能在三天内消灭黄维呢？主要原因有两点。当时中野已经得知胡琏不在黄维兵团中，胡琏是个很难缠的对手，解放战争中多次给华野和中野制造过麻烦，而且他的防守能力极为出色。

现在胡琏不在军中，12兵团等于少了主心骨，黄维是一个书呆子，能力有限，因此中野上下都对双堆集战役比较乐观。第二个原因是中野在黄维12兵团中有廖运周做内应。廖运周1927年就加入了共产党，长期在国军中潜伏，淮海战役打响前已经担任了85军110师的师长并和刘邓取得了联系。

只要廖运周在关键时刻起义，就会对包围圈中的敌军造成极大的心理恐慌，此时我军趁势猛攻，敌军很可能不战而溃。基于这两点原因，刘邓才认为三内天可以消灭黄维兵团。实际上廖运周也确实在双堆集战役中起到了很重要的作用。黄维发现自己被包围后，打算以四个师的兵力齐头并进向外突围。

当时中野的包围圈还没有完全合拢，黄维在此时全力突围的话，还真有可能被他冲出去。关键时刻廖运周立了功，他主动要求打头阵，并建议将四个师的突围部队减小为三个师。黄维没有任何警觉和怀疑，当即同意了廖运周的提议。11月27日拂晓，廖运周率领110师两个团和师部共5000余人成功起义。

廖运周阵前起义，彻底打乱了黄维的突围计划，敌军的士气也因此受到了沉重的打击。当天下午5点左右，刘邓给军委和粟裕等人发来了振奋人心的电报：“迄此刻止，我军已将黄兵团压缩在双堆集附近十余村庄，沿途进攻中，已有俘获。廖运周（八五军一百一十师长）率部今晨在战场起义（三天内不公布）。现猥集于双堆集之十八军等部，已局部有向我投降者，全（部）战斗至迟明日可以解决。”

粟裕根据自己打黄百韬兵团的经验判断，中野的这封电报太乐观了。他认为黄维突围不成，必会固守待援。12兵团当中，有三个军都是陈诚土木系的部队，装备精良，战斗力强。尤其是18军，该军在解放战争初期的番号是整编第11师，是国军五大主力之一，特别难打。廖运周虽然成功起义了，但他属于吴绍周的第85军，黄维兵团另外三个军都没有受到太大损失，实力仍在。

黄百韬兵团的实力远不及黄维兵团，华野以绝对优势兵力尚且打了十多天才把他消灭。粟裕据此认为中野要想在三天内消灭黄维兵团是不现实的，并做好了增援的准备。廖运周起义后，中野各纵趁机对包围圈中的黄维兵团发起了猛攻。黄维下令各部拼死抵抗，并把卡车装满土摆在外围当防御工事。

中野兵力不占优，火力又比对手差，尽管官兵们奋勇冲杀，依然打成了僵局。不久后胡琏又坐小飞机从南京空降双堆集，这样一来，中野就更难打了。无奈之下，只能向华野求助。早已做好准备的粟裕让参谋长陈士榘率三个纵队外加两个炮团紧急驰援，这才将黄维兵团消灭。

双堆集战役结束后，参战的华野部队将战利品都留给了中野，连一块纸片都没有带走。中野通过改造俘虏补充了大量兵员，并利用缴获的武器装备提升了自己的战斗力。渡江战役结束后，中野又发起了大西南战役，经过一个多月的作战，歼敌90多万，这一数字比淮海战役国军参战的总兵力还要多。整个解放战争，二野共消灭敌军230万，在四大野战军中排名第一。