1949年1月2日，中央軍委批準了華野總部關於對杜聿明集團發起總攻的報告，並將總攻的時間定在1月6日。華野總部之所以會要求早點發起總攻，這裏有一個很重要的考慮：淮海決戰打完之後，下一步必然就是渡江，我人民解放軍要打過長江去，解放全中國。而渡江之戰不能晚於4月底，因為過了4月，長江就要漲水，江麵就會加寬，就會增加渡江的難度，增加部隊的傷亡。現在，隻要有了把握，隻要不影響全國的大局，就應當盡快向杜聿明集團發起總攻，迅速結束淮海戰役，讓部隊早日休整，然後進入渡江作戰的準備。中央批準華野的計劃，也是從這一點考慮的。
當中央軍委批準了華野的計劃之後，華野總部對總攻進行了具體的部署，對杜聿明集團的全殲，計劃分為兩個階段：第一階段計劃用3至7天，目標是先將相對較弱的李彌兵團加以殲滅；第二階段再行消滅相對較強的邱清泉兵團。華野將投入一縱、二縱、三縱、四縱、八縱、九縱、十縱、十一縱、十二縱和渤海縱隊10個縱隊用於向包圍圈中的敵人進行攻擊。
包圍圈中的國民黨官兵這時在一心盼望著好天氣。高級軍官知道有了好天氣就可能在空軍的掩護下突圍以求生，普通官兵隻想有了好天氣就可以多搶到一點空投下來的食品以救命。
1948年12月29日，天氣轉晴，蔣介石派來的董明德和杜聿明派出的舒適存乘飛機飛南京，去向蔣介石報告突圍計劃，空軍也開始進行空投。這天的空投除了投下若幹食品之外，還投下來兩樣東西，一樣是黃百韜兵團的《烈士紀念冊》，一樣是南京《救國日報》刊載的中國共產黨公布的內戰戰犯名單，杜聿明的名字赫然列於其中。底層官兵們看到這些東西後破口大罵：“老子們要吃飯，投這些廢物幹什麼！”
杜聿明看到這些東西之後心中明白，蔣介石是在告訴他：你已經成為共產黨列出的頭等戰犯，是“國人皆曰可殺”的人物，已經沒有任何退路了，必須向黃百韜學習，為蔣介石效忠送死。所以當蔣介石從舒適存處聽說杜聿明近來身體一直不好，在第二天發來電報說“聽說吾弟身體有病，如果屬實，日內派機接弟回京醫療”時，杜聿明立即電複蔣介石：“生雖有痼疾在身，行動維艱，但不忍拋棄數十萬忠勇將士而隻身撤走。請鈞座決定上策（按：指他向蔣介石建議的上中下三策中的上策），生一息尚存，誓為鈞座效忠到底。”但是，他在1月3日得到了蔣介石的來電：“照第三案執行，自5日起投足三日糧食。”就是說，蔣介石仍然堅持要他進行完全無把握的冒險突圍。蔣介石所采取的，是杜聿明提出的上、中、下三策中的下策。
杜聿明很明顯地感覺到了滅亡時刻的到來。因為他明白：在國民黨軍隊中，由於統帥部、前方指揮官、部隊長這三者之間矛盾重重，由於部隊與部隊之間矛盾重重，如果下令突圍之後，必然的結果肯定是各自顧各自，無法按照事先下達的命令統一行動，在解放軍的強大攻擊之下，必然迅速土崩瓦解。黃維的突圍就是眼前的例子，他即將成為第二個黃維。
1月5日，蔣介石派空軍開始大規模投糧，計劃是空投3天之後，讓部隊吃飽了肚子，帶上一部分糧食，就進行突圍。杜聿明認為投3天不夠，電告蔣介石請求繼續空投。蔣介石回電說：“準再投3日，務必遵照實施。”
杜聿明未曾想到，空投才進行了一天，他的二十幾萬大軍滅亡的時刻就已經到了。
1月6日下午3時30分，淮海前線總前委發出了總攻命令。命令中說：
為貫徹戰役決心，趁敵人還未能得到充足糧食、彈藥補給，且疲憊動搖恐慌之際，爭取迅速解決該敵，全殲杜、邱、李匪部，以獲淮海戰役全勝。
一聲令下，我軍各種重炮一齊向敵人陣地發起猛烈的轟擊，已經養精蓄銳近20天的華野大軍向包圍圈中的敵人發起了全麵進攻。
根據淮海前線總前委的要求，粟裕對華野的總攻是這樣安排的：
第一線的進攻部隊分為三個集團向敵人進行縱深攻擊：東集團由三縱、四縱、十縱、渤海縱隊和冀魯豫軍區的兩個獨立旅組成，共投入11個師，由十縱司令員宋時輪和政委劉培善統一指揮，其任務是在北集團的配合下殲滅李彌兵團，然後由東北向西南突擊，與其他部隊共同殲滅邱清泉兵團；北集團由一縱、九縱、十二縱組成，共投入8個師的兵力，由華野第一副政委譚震林兼二兵團政委和二兵團副司令員王建安統一指揮，其任務是從北麵向西南攻擊邱清泉兵團，其中的一縱要參加殲滅李彌兵團；南集團由二縱、八縱、十一縱組成，共投入8個師，由四兵團司令員韋國清和副政委吉洛（即姬鵬飛）統一指揮，其任務是由南向北進攻，目標是敵人的指揮中心陳官莊。
第二線的部隊還有5個縱隊共15個師，再加3個獨立團，作為戰役預備隊，同時組成外圍的第二道封鎖線。這些部隊是：六縱位於濉溪口、百善集地區，七縱位於蕭縣地區，十三縱位於馬村橋地區，兩廣縱隊和一部分地方部隊在夏邑、會亭集地區，魯中南縱隊和部分地方部隊在永城地區，另有在濟南戰役起義後編入華野的三十五軍在山城寨地區。這樣，我軍是既有向敵人發起猛烈進攻的部隊，也有預防敵人突出包圍圈而進行阻擊的部隊。
粟裕為保證對敵人的全殲，為這一仗上了雙保險。
除了華野大軍之外，剛剛結束了圍殲黃維兵團的中野大軍則根據總前委的指示，位於第三線，在休整中隨時準備聽從總前委的調遣。
1月6日晚，我軍就攻破了敵人的外圍防線，占領了敵人布置有堅固防禦工事的據點13個，殲敵1萬餘人。敵人主力部隊七十軍軍長高吉人受重傷，由鄧軍林升任軍長。
1月7日，我軍攻占了包括李彌十三兵團司令部所在地青龍集在內的20多個村莊或據點，李彌兵團的整個防線被擊潰，其主力從原來的王引河以東的防區逃向王引河以西的邱清泉兵團防區。這一戰果，按粟裕原來的計劃，是打算在3天之內完成的，現在，隻用了一天半就完成了。
李彌兵團潰敗了，邱清泉兵團的防線被突破了，杜聿明感到了空前的壓力。他隻得急電蔣介石，要求加大空投規模，並要求蔣介石組織力量在1月9日進行預備性轟炸，在10日空投毒氣彈，掩護全軍突圍，否則，包圍圈中的國民黨軍隊即將全軍覆沒。蔣介石要手下立即進行部署，國防部給杜聿明的電報說將按杜聿明的要求出動100架飛機進行掩護突圍。1月9日上午，國民黨空軍副總司令王叔銘親自飛到陳官莊上空，觀察情況，為下麵的軍隊打氣，進行掩護突圍的準備。
為了準備突圍，敵人開始向西邊移動。由於兩軍的距離很近，所以敵人的企圖立即為我軍所發覺，粟裕立即將渤海縱隊調到包圍圈的西邊，加強八縱與九縱的力量，準備對企圖突圍的敵人進行堵擊。9日這天，國民黨空軍出動了20多架飛機在包圍圈的西部陣地上狂轟濫炸，並投下了一些毒氣彈。敵人的第五軍全力向西攻擊，企圖突破包圍圈。但是在我八縱、九縱和渤海縱隊的堅決阻擊下，敵人的進攻被粉碎，包圍圈仍然十分穩固。
在粉碎敵人向西攻擊的同時，我各路縱隊繼續向敵人進行分割穿插，逐漸奪取敵人原來的陣地。一縱在北邊全殲第五軍的一個團，占領了朱小莊。九縱不僅打退了敵人的進攻，而且還由西向東進攻，全殲第五軍在張家廟的守敵。十縱在攻占青龍集之後，會合四縱繼續向李彌兵團殘部展開攻勢，攻克了李彌兵團指揮部的新駐地黃莊戶。十縱和四縱的另一部分部隊則在擊潰敵七十軍之後，將進攻矛頭指向杜聿明和邱清泉的指揮部陳官莊。三縱先是攻占了陳樓，然後也向陳官莊逼了過去。
1月9日晚上，杜聿明來到包圍圈中當時兵力最強的第五軍設在陳莊的軍部，研究第二天的突圍行動。他一到陳莊，我軍的炮火就像在跟蹤他似的，也打到陳莊來，他隻好躲藏到掩蔽部中，和聞訊趕來的邱清泉、李彌、第五軍軍長熊笑三等進行商議。杜聿明主張仍然按照蔣介石原來的計劃，第二天上午在飛機的掩護和毒氣彈的支持下突圍。可是熊笑三卻認為白天突圍肯定沒戲，對空軍的支持不要寄予太大的希望，搞不好會讓空軍給賣了。為了抓緊時間，邱清泉和熊笑三臨時決定當天晚上立即突圍。杜聿明認為不行，熊笑三甚至命令第五軍故意在外邊把各種槍炮盡力地打，向杜聿明謊報軍情，說解放軍已經打到司令部來了，再不跑就沒有機會了。當這一招被杜聿明識破之後，熊笑三竟對杜聿明進行威脅，說當天晚上必須突圍。在這種情況下，杜聿明隻好同意了當晚突圍，而且說為了不被解放軍一網打盡，大家分散突圍，各尋生路。這時，杜聿明給蔣介石發出了他在國民黨軍隊中服役大半生的最後一封電報：“各部已混亂，無法維持到明天，隻有當晚分頭突圍。”
很明顯，所謂“分頭突圍”就是不論建製，不要統一指揮，各自逃生。命令一出，包圍圈中的國民黨軍隊立即四散奔逃。
杜聿明沒有跟著第五軍的大部隊向外衝，而是帶著自己的副官、衛士等十來個人在夜色中從陳莊向西走，因見到向西的部隊太多，他就轉而向東北方走。到了夏寨，見到解放軍的大部隊也在向西開進，就在一處戰壕裏隱藏起來，由他的副官尹東生給他化了裝，剃了胡子，穿上士兵服裝，打算偽裝成普通士兵逃出去。可是，等到天亮時，四處都是解放軍，當杜聿明聽到“放下武器，繳槍不殺”的喊聲時，他知道一切都完了。正在這時，他碰上了華野四縱十一師的兩個衛生兵。在“舉起手來”的喊聲中，杜聿明的副官、衛士都乖乖地放下了武器。杜聿明一想到自己就要成為俘虜，真正產生了不想活的念頭，他舉槍指向頭部，決心自殺，但被身邊眼明手快的尹東生把手槍奪了下來。就這樣，風雲一時的國民黨軍隊中最著名的將領、和我軍在東北戰場上較量了之後又在中原戰場上較量的杜聿明終於在1949年1月10日早晨當了我軍的俘虜。應當說，這時的尹東生是他的救命恩人，尹東生阻止了他步黃百韜的後塵，讓他從此開始了後半生的新生活。
杜聿明被俘後，在一個村子裏飽餐了一頓我軍提供的豐盛飯菜，但還未被我軍認出其真實身份。這位著名的將領步入人民的隊伍的最初幾步是怎麼走過來的呢？按照杜聿明自己的敘述和當時審問和發現杜聿明的陳茂輝同誌的回憶，情況是這樣的：
當杜聿明和其他俘虜在我四縱十一師的臨時俘虜收容地飽餐了一頓之後，俘虜群被分成若幹個部分。杜聿明和身邊的副官尹東生以及司機等3人的身份已經被抓到他們的兩個衛生兵所懷疑，所以仍然把他們3人分到一塊，一齊送到十一師政治部主任陳茂輝處進行審問。
陳茂輝見到杜聿明時，杜穿著一身士兵的棉服和破大衣，臉上和手上都弄得烏黑，可是在吸煙時卻吸的是高級的美國駱駝牌香煙，而且身邊的人恭恭敬敬地用打火機為他點煙。陳茂輝斷定此人絕不是一般俘虜。尹東生為人機靈，搶先介紹情況說：“我是尹東生，《徐州日報》隨軍記者，”並指著杜聿明說，“這位是第十三軍團的高軍需。”司機也跟著說謊：“我是張印國，在徐州開商車，他們給拉來的。”三人都拿出了事先準備好的假證件。陳茂輝早就看出這位“高軍需”絕非軍需，至少是一個軍級以上的高級將領，所以就有意問“高軍需”叫什麼名字。杜聿明也就跟著尹東生說叫高文明。陳茂輝問他十三兵團兵團部有幾個處？這難不倒杜聿明，他的回答正確，說有六個處。但是再問他六個處的處長姓名時，杜聿明就說不上來了。他要用紙寫，掏出來的卻是美國的高級派克金筆，寫了好久，也寫不出幾個處長的名字。他對答不上，很快就會暴露身份，這時他既想表明自己身份，又存在顧慮。因為這時前來看被俘軍官的人多，杜聿明隻好說“這個地方談話不方便吧”。陳茂輝以為他是怕飛機轟炸，就說：“不要緊，對於你們的空軍，我們有經驗，嚇不了我們。你們隻要坦白交代，我們一律寬大，除了戰犯杜聿明以外。”這一下，杜聿明不敢再說話了。陳茂輝接著問他：“杜聿明是不是坐飛機跑了？”杜聿明隻好說：“聽說是跑了。”陳茂輝見他說話吞吞吐吐，肯定還有若幹顧慮，打算先讓他鬆弛一下，就沒再問他什麼，將他們每人身邊各自的東西經過檢查之後，都還給了他們，然後就將杜聿明和司機張印國帶到十三兵團俘虜集中的一個廣場去。