同时电令h维坚守待援，不可轻动。此一方案确定後，杜聿明即刻飞回徐州，部署行动。
徐州剿匪总司令部总司令官刘峙离开徐州，调到蚌埠指挥第六兵团、第八兵团再次北援，由杜聿明於11月30日放弃徐州向西南沿永城、涡yAn撤退。杜聿明率徐州主力30万人南撤。
华东野战军发现撤走，即以7个纵队30万人拦截追击。
由於南线「李延年、刘汝明兵团在固县受阻」，缩回蚌埠，华东野战军又从南线另cH0U调3个纵队加入北线围攻杜聿明集团。杜聿明途中接到蒋命令向东南出击，转攻东南解救h维第十二兵团。
12月4日，华东野战军将由徐州西逃之杜聿明集团3个兵团邱清泉第二兵团、李弥第十三兵团、孙元良第十六兵团包围於永城东北青龙集、陈官庄地区。
第十六兵团协调错误，自行突围。华东野战军将突围之第十六兵团歼灭。
12月6日，孙元良兵团主力被歼。12月8日，华东野战军陈毅、栗裕、谭震林以政治部函招降杜聿明、邱清泉、李弥、孙元良，受到拒绝。
中原野战军对h维第十二兵团采取大量土工作业，近迫攻坚，对第十二兵团合围圈不断缩小至12月初，第十二兵团防区缩小，粮弹不足陷入困境，只能靠有限的空运补给。此外，华东野战军又cH0U调5个纵队加Pa0兵纵队由参谋长陈士榘指挥，加入对第十二兵团的围攻。第十二兵团副司令胡琏因回家奔丧最初没有随军，第十二兵团被围後乘飞机进入双堆集包围圈。12月6日，中原野战军、华东野战军对第十二兵团全线发起攻击。
12月8日，h维兵团日趋瓦解，已无法再固守下去。当天，蒋中正在日记中写道：「下午研究h维兵团突围计划。将领气馁胆怯，只想逃命，不知廉耻，痛斥之。」这时的h维兵团连突围的力量也没有了，蒋中正情急之下准备使用化学武器。在下一天日记中写道：「本日时刻想望化学炸弹之功效能否济急，最为系念。直至h昏始运到，而犹未能起货试验也。此实最後之一法，存亡成败皆在於此。上帝佑华，其必能使之有效也。」
12月10日日记写道：「朝课後催询化学弹运制情形」，「下午督导化学弹使用之准备计划，亲临空军指挥部研究」，「手拟h维函稿，谆谆叮嘱使用化学弹应注意各点及鼓励士气，固守待援也，晚召集化学弹有关人员再三研究，决定明日再准备一日，以期周到无缺也。十时後就寝，今日几乎全力用於化学弹使用之准备工作，忧喜与疑信参半也。」
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