7月3日凌晨，粟裕分别从龙王店战场和铁佛寺包围圈抽出了部队，甚至还从阻击邱清泉的阵地上抽回了队伍，他集中一切可以调动的兵力，以迅雷不及掩耳之势，突然杀向了黄伯韬兵团。
     这里有一个很有意思的插曲。被困死在睢县包围圈里的区寿年兵团，官方招牌是“第七兵团”，是个只有两个整编师（整编七十五师、整编第七十二师）的小兵团。豫东战役爆发前，国民党军事高层决定把属于杂牌性质的区寿年兵团兼并掉，重新组建一个由4个整编师合成的大兵团。可是，由谁出掌未来的“第七兵团”呢？杜聿明提出的人选是邱清泉，而陈诚则推荐胡琏，搞得蒋介石拿不定主意。就在这时，正等着被兼并的区寿年兵团却被解放军给包围了，于是邱清泉连忙从北边赶来救援，胡琏赶紧从南边跑来解围，大有点谁先拣到区寿年兵团就归谁指挥的意思。
     解放军早就料到这两路人马有可能跑来凑热闹，于是华野部队在杞县挡住了邱清泉，中野部队在淮阳顶住了胡琏。两路援兵连攻数日毫无进展，这就给了黄伯韬一个机会。
     抗战时期，顾祝同担任第三战区司令长官，黄伯韬是他的参谋长。现在顾祝同正以陆军总司令的身份主管徐州战区，当然愿意找个机会照顾照顾自己的亲信。顾祝同赶紧想办法，提出让黄伯韬也参加救援区寿年兵团的竞争。蒋介石一高兴，居然答应了。于是，黄伯韬就兴冲冲地从山东兖州赶来救援。可这时候黄伯韬的手里只有一个整编二十五师，分量明显不如胡琏和邱清泉，于是乎，顾祝同就配上了第三快速纵队和第二交警总队，凑足一个“黄兵团”。
     4日，华东野战军主力对黄伯韬兵团全线出击实施合围。黄伯韬兵团被歼灭近两个团的兵力，并被压缩于帝丘店及其外围十余个村庄内。5日，黄伯韬兵团步兵由坦克引导，在飞机和炮兵火力的支援下，由帝丘店附近向华东野战军进攻部队实施疯狂反扑。经7小时激战，华东野战军予敌大量杀伤将其打退。黄昏后，再次对敌发起攻击，至6日晨，又歼敌一个多团。据参加过豫东战役的国民党将领回忆：黄伯韬面对粟裕主力的进攻，亲自登上坦克，顶着枪林弹雨，带领部队冒死反攻，在阵地上三进三出，白天竟然将失去的阵地全部收了回来，但是到了晚上，又被华野夺了回去。华野将黄伯韬死死地困在了帝丘店，使其无法与相距不足5公里的整编第七十二师会合。
     7月6日中午，华野在发射了一阵如雨的炮弹之后，战场变得一片安静。黄伯韬眼看着太阳很快就要西沉，他算计道，善于野战的解放军在天黑之后必然要发动更为激烈的猛攻，黄伯韬下军令焚烧所有文件，枪杀所有解放军俘虏。他对手下将领说：“从现在开始，你们不要指望我黄伯韬。共军由何处突破，你们就在那里抵抗到死。”全军上下被黄伯韬的哀气所感染。７月６日晚上，黄伯韬的全军瞪大了眼睛，鼓足了劲，紧盯着黑漆漆的解放军阵地，等待那拼死搏斗时刻的到来。第二天拂晓时分，依然毫无军情。天亮了，黄伯韬和将士们探头探脑向阵地前张望了一番，毫无动静，于是放心大胆地站了起来一看。“共军跑了！”这样口号式的消息引来黄伯韬全军上下的一片欢呼，黄伯韬惊魂始定，庆幸自己终于熬过了这一晚。但是，只有他一个人自己心中明白，那不是解放军逃跑了，而是见好就收主动撤离了。被解救出来的第七十二师师长和黄伯韬相会竟然喜极而泣，哽咽难语。
     其实，粟裕见黄伯韬已经被打得惊慌失措，草木皆兵，火候已到，正是撤离的好时机，遂将所有剩余炮火全部洒向了黄伯韬兵团的阵地后，神不知鬼不觉地撤离了战场。就在黄伯韬和第七十二师相对而泣的时候，粟裕已经到达定陶进行休整了。
    此次战役，共歼敌9万余人。这是华东野战军主力转入外线作战后进行的第一个、也是两年来最大的一次大歼灭战。
     但是，蒋介石依然在南京大开庆功会，表彰黄伯韬的努力前进、顽强抵抗、解救了第七十二师的功绩。为方便黄伯韬见蒋介石，蒋介石特发给他编号第17号的总统府特别通行证，可以在任何情况下直接见蒋介石。这是蒋给他的特殊荣誉。黄伯韬感激涕零，一再表示要以死效忠。谁知竟然在几个月后真的应验。
    淮海战役交手，碾庄激战黄伯韬苇塘自杀
     1948年9月24日，粟裕向中央军委呈送了举行淮海战役的第一个良策，第二天毛泽东即复电同意。对“首战打谁”进行深思熟虑之后，毛泽东给粟裕去电：“本战役第一阶段的重心是集中兵力歼灭黄（伯韬）兵团，完成中间突破。”
     豫东战役结束后，在顾祝同的大力举荐下，黄伯韬升任第七兵团司令官。第七兵团下辖第六十三、六十四、二十五、一○○军4个军。淮海战役刚开始，又增加了从连云港撤出的第四十四军。5个军的总兵力约有12万人。