此时粟裕正在酝酿一个大胆的计划，欲全歼邱、李两兵团于林佟山、东贺村以东、大许家以西地区。苏北兵团迂回进攻就是要切断邱、李两兵团返回徐州的退路。

16日天亮后，解放军先是开始小规模试探性攻击，下午2纵6师通过战斗查明当前敌情，投入主力向王塘、李村两地攻击，经过激战于次日凌晨攻占这两个村庄。邱维达鉴于自己孤军深入，比较突出态势不利，立即抽缩兵力，以潘塘为核心，在二陈集、张集一带转入防御。

16日中午，74军以2个师的兵力，在密集炮火和坦克掩护下向2纵阵地发起攻击，其中51师一个团向4师11团阵地猛攻，以郭湖镇战斗最为激烈，炮火将镇中房屋全部摧毁。同时58师向据守李村的解放军6师17团进攻，在猛烈炮火和7辆坦克掩护下连续冲击，数次突破17团阵地，但是都被解放军击退。直到下午3时，74军才终于突破2纵前沿阵地，但解放军6师派出预备队18团增援，将国军击退。同时，邱清泉接到邱维达遭遇解放军主力的报告，惟恐后路有失，派70军32师赶来增援。

16日晚，解放军展开3个纵队主力，全力发起突击，双方在二陈集附近地区反复争夺，很多阵地多次易手，74军投入总预备队和配属坦克营，并集中全部炮火支援，战至17日凌晨才勉强稳定了战线。邱维达因为已经使用了全部预备队，担心如果解放军夜间继续攻击，恐怕无力支持，所以接连向邱清泉告急。邱清泉也担心潘塘失守，危及徐州，便抽调精锐第70军96师288团和286团2个团乘汽车前去增援，这2个团于黄昏到达潘塘。

17日深夜，解放军再次发起攻击，由于国军援军已到，实力大增，2纵4师、6师激战一夜毫无收获。

18日凌晨2纵先锋部队突入国军阵地纵深达4千米，但是孤军深入三面受敌，部队伤亡很大，被迫后撤到出发阵地。此时国军在潘塘不到5千米正面上，已集中了5个师又1个旅的兵力，粟裕见潘塘方向国军力量增强，迂回第2兵团侧背难以达成，便下令放弃迂回计划，苏北兵团脱离接触，主动撤出战斗。

18日晨，国军见解放军有撤退迹象，立即在装甲车掩护下发起追击，略有俘获。邱清泉夸大战果，谎称徐东大捷，获得青天白日勋章，第2兵团还获得20万银元的奖赏。

11月25日，第2兵团奉命向南攻击，企图重占宿县打通津浦线，74军领受向宿县攻击的任务，当天8时，在飞机掩护下向南猛攻，解放军阻击部队为1纵、两广纵队、鲁中南纵队和冀鲁豫军区部队，尽管这些部队连日战斗，已相当疲劳但仍全力抗击，与国军逐点逐村拼死争夺，很多阵地都是拉锯反复，少者4、5次，多这6、7次。经一天的激战，74军推进3千米。

26日，74军继续猛攻，此时解放军已调来第4、8、9纵队加强防御，并构筑3道防线，而74军因昨天激战，一线部队伤亡颇大，战斗力已有所下降，邱维达亲赴前线督战，也不过只前进了1千米。

至28日，第2兵团被阻于四堡、褚兰一线。

11月29日，徐州国军开始撤退，74军于晚9时向当面解放军发起最后一次攻击，便脱离接触，沿徐萧公路南撤。

12月4日，徐州国军在陈官庄、青龙集地区被解放军包围，74军作为全军先锋，当晚向南突击，以求打开缺口。此时解放军刚刚到达，还未在正面构筑坚固工事，所以74军51师进展很快，连续攻占5个村庄，但由于两翼部队进展迟缓，致使51师侧翼暴露，遭到解放军反击，损失不小，攻势受挫。

12月5日，74军和70军并肩向南猛攻，前进了4、5千米。

6日，解放军防御逐渐增强，74军的攻击进展甚微。

8日，74军在坦克团和榴弹炮团支援下，倾尽全力猛攻刘集，企图为全军打开缺口。在邱维达督战下主攻的58师经六小时激战，付出巨大代价才攻占刘集西南的小刘集，至此，74军的实力已消耗近半，但突围仍未成功。

9日，解放军发起全线攻击，74军与友邻部队的结合部多次被突破，74军使用了全部预备队才勉强守住了阵地。随后解放军开始围而不攻，战斗也就随之沉寂。

1949年1月6日晚，解放军经过二十多天的休整围困，发起总攻。

9日上午，被围国军开始突围，但在解放军阻击下突围未果。解放军攻击集团乘势发起攻击，激战至午夜时分，邱维达接到邱清泉自行决定的电话，知道情况已十分危急，便决定58师坚守阵地掩护主力突围，51师于次日凌晨首先突围，撕开口子后再掩护58师突围。

10日凌晨3时，邱维达亲率51师向刘集以西猛攻，突破了解放军阵地，但就在部队冲出缺口时，侧翼遭到解放军的反击，51师师长王梦庚率部反击，中弹身亡，部队因此发生混乱，无法继续前进，解放军随即发起冲击，5