第三阶段，从12月23日至1949年1月10日。
为配合平津会战，按照中央军委统一部署，解放军部队战场休整20天。解放军对傅作义集团之分割包围，避免其迅速决策经海路南逃。由於已消灭34个师，邱清泉第二兵团、李弥第十三兵团之22个师被包围，解放军对合围的杜聿明部暂缓攻击，向杜聿明发动政战宣传与劝降，消耗其心理，为最後围歼杜聿明部做最後准备，虽然杜聿明拒绝投降，但瓦解了官兵士气。
合围圈中的粮弹两缺，虽有空投补给，但远不够用。12月19日，被围的曾谋划空军化武掩护下突围，亦无力执行。12月26日，徐蚌战场被围困於陈官庄之杜聿明、邱清泉、李弥部，因连日大雪，飞机停止空投，接济断绝。12月28日，杜聿明问顾祝同增援徐州之兵力在哪里时，顾祝同回答说：「现在到处受到牵制，哪里也调不出兵力。」
这时，华北傅作义集团，已被分割包围於北平、天津、塘沽，歼灭杜聿明已不再影响华北战场之势态。
1949年1月5日，第十六兵团司令孙元良自宿县突围抵汉口，所部残余千余人，至驻马店地区。
1月6日，徐蚌会战第三阶段开始。
下午4时起，华东野战军东、北、南3个突击集团同时对河南永城东北之青龙集、陈官庄地区被围之杜聿明集团发起总攻，在2小时内歼李弥第十三兵团万余人，攻占村落据点13个。
解放军在看见招降无效，就发动猛烈总攻，乘疲弱无力，以大胆分割战术，全面突入，先摧毁外围据点，续入核心阵地，Si里求生，奋力拚斗。
1月9日，消灭第十三兵团大部，残部撤往第二兵团防区，「虽然出动了救援的飞机，但没来得及」苦战到1月10日夜间，终於全线瓦解，结束战斗。
经4日战斗，解放军全歼第二、十三两个兵团，俘徐州剿匪总司令部副总司令兼前进指挥部主任杜聿明。
徐州剿匪总司令部前进指挥部副主任兼第二兵团司令官邱清泉阵亡。
参与此役之高级将领，仅李弥、孙元良、熊笑三、高及人等幸获脱险，杜聿明及其以下军、师长多人均被俘。
犠牲之重，堪称空前。
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