11月11日，解放军完成了对黄百韬兵团的包围，华野以第4、6、8、9、13纵队和特种兵纵队的大炮、坦克组成突击集团，由华野参谋长陈士渠统一指挥，担负歼灭黄百韬兵团的任务。而以第7、10、11纵队为正面阻援集团，第2、12、鲁中南纵和中野11纵为迂回打援集团，从这一部署来看，打援兵力大于攻坚，一方面是敌增援部队战斗力较强，阻击地形平坦也不利于打援，需要布置较多兵力;另一方面碾庄地区狭小，难以展开更多部队。但以五个纵队攻击黄百韬兵团四个军，兵力上并不占绝对优势，这也预示着碾庄攻坚必是一场苦战。

　　当晚碾庄外围作战打响，6纵首先攻击张庄之敌，由于认为敌是溃退之师，有轻敌思想，加上刚经过长途行军，仓促投入攻击，激战一夜仅占了村里几处房屋。

　　11月12日，4纵攻击碾庄以北小牙庄、尤家湖的第25军，6纵、13纵协同攻击彭庄、贺台子的第100军，8纵攻击碾庄以东大院上、吴庄的第64军，9纵攻击碾庄以南的第44军。各纵均采用连续突击战术，猛打猛攻，但这一带房屋分散，水塘、洼地密布，易守难攻，伤亡较大而进展缓慢。

　　同一天，国民党空军派飞机向碾庄空投对空联络电台，飞机在碾庄上空发生故障而坠毁，飞机上的空军通讯科少校科长跳伞落到碾庄，进一步密切了陆空联络，黄百韬喜形于色，叫道：“天助我也!”

　　11月13日，解放军继续猛攻，由于黄百韬兵团四个军八个师近十万人，集中在方圆仅十里的地域，使解放军擅长的穿插分割，逐一消灭的战术无法实现，只能逐村逐屋争夺。尤其是黄百韬兵团中的第64军，虽是广东军，但极善防守，往往把地堡作为诱饵，并不布置部队，而是在地堡两侧的散兵壕里部署小部队，专门以火力杀伤企图爆破地堡的爆破组。村里的防御工事射击孔大都贴地而建，难以被炮火摧毁，有的工事还筑成夹墙式，当解放军突破后，再从后面进行射击。村落一被占领，立即组织炮火实施密集轰击，然后进行反击。还适时召唤空军轰炸解放军攻击出发阵地，以瓦解解放军的攻势。在这种战术面前，解放军伤亡极大，如6纵攻击64军唐家楼阵地，6纵作为华野攻坚力较强的部队，投入两个主力团经一夜激战，以伤亡过半的代价，才攻下半个村子。
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