11月18日，對於執行進攻任務的解放軍官兵來說，碾莊已經曆曆在目。為掃清碾莊外圍，華野的粟代司令員第一次動用了他手裏的王牌——坦克部隊。雖然解放軍及其前身向來是以裝備低劣，作戰勇敢聞名，但是，在與山東戰場上的國軍部隊經過多年的血戰以後，通過繳獲國軍裝備的坦克，還是組織起了一支規模不大的坦克部隊。因為坦克的數量不多，而且解放軍自身也沒有多少能夠熟練使用和維修保養這些坦克的人員，同時坦克的零配件和彈藥燃料也不多，因此，華野部隊在組建起坦克部隊以後，幾乎一直就是讓這支部隊進行訓練，希望能夠作為解放軍以後組建的大規模裝甲部隊的種子。
在剛剛開始對黃煥然兵團據守的以碾莊為中心的陣地發動進攻的時候，無論從解放軍的最高層還是下層官兵，對於一口吃掉黃煥然兵團信心十足，認為黃煥然兵團的大多數部隊都隻是裝備了抗戰勝利時候從投降的日本人手裏繳獲的日式裝備，而且，黃煥然兵團的部隊不少都是地方部隊，並非是精銳嫡係，所以，解放軍對於盡快解決掉年莊戰鬥，充滿信心。但是，戰鬥的發展情況並非像一開始想象得那麽樂觀。黃煥然兵團的部隊在執行防禦作戰的時候，進退都顯得比較有章法，戰鬥意誌也並不很差。從攻擊發起以後，時間已經超過了十天，解放軍華野部隊雖然投入了其序列裏最善於攻堅作戰的五個縱隊對碾莊陣地發起了連續的猛烈進攻，依舊未能完全攻下碾莊。
同時，在碾莊以事西的方向，從徐州出發的國軍救援部隊也在坦克和飛機重炮的火力支援下，向解放軍的阻擊陣地接連發起聲勢浩大的進攻，使得阻擊部隊受到了極大的壓力，雖然依舊頂住了國軍的進攻，但是自身的傷亡損失也是不小。
如果在碾莊進行的圍殲黃煥然兵團的戰鬥遲遲不能最後取勝，很難說前線的阻擊部隊還能夠挺住多久。另外，根據情報，國軍自華中方向增援而來的精銳主力第12兵團不顧中野的阻擊，日夜兼程已過了安徽的蒙城地區；自蚌埠出發的李延年、劉汝明兩兵團正積極向北攻擊前進，這三個兵團總兵力達二十五個師，威脅較大，目前正與解放軍中野的部隊進行激烈交戰。如果這裏的戰鬥久拖不決，勢必將給解放軍的決戰部署造成相當的被動。考慮到這些因素，粟代司令員下定決心使用坦克出擊。
當解放軍的坦克出現在對碾莊的攻擊隊列裏的時候，戰場上出現了意想不到的情況。(全文字小???，?在ωωω.1⑥κ.ｃｎ(1⑥κ.Сｎ.文.?W?)
也許是因為解放軍所裝備的坦克，都是從國軍手裏繳獲來的坦克，連油漆都沒有換，從外表上根本看不出來，也許是因為在此前的戰鬥中，國軍從來沒有遇到過解放軍的坦克，又或者是因為國軍根本就沒有想到過在他們眼裏土得掉渣的土鳥瞰們居然也會有坦克部隊，所以，當前線的國軍士兵們見到解放軍的數十輛坦克轟鳴著開過來的時候，竟一起跳出掩體哇哇地大喊大叫，歡呼雀躍，他們以為是從徐州過來的的援兵到了。
誰知這些坦克駛近陣地時突然開火，機槍一齊掃過來，在這些國軍的官兵還迷迷怔怔地不知所措之時，就一排排如收割的麥子刷刷地倒下了。這些坦克是解放軍在濟南戰役中繳獲的，屬日本血統，資格很老了，而且大部分都沒有炮彈，隻有機槍可以用。步兵被地堡內的火力阻擊時，坦克便馱著爆炸手開到國軍的地堡跟前，讓爆炸手不慌不忙地下來安放炸藥包，將國軍的地堡一個個炸開了花。
解放軍經過激戰，先後攻占前、後黃灘，戰鬥異常殘烈，44軍150師師長趙壁光見陣地上火勢熊熊，煙塵彌漫，屍橫遍野，慘不忍睹，加上部下也不願再戰，便率150師殘部約2500人放下武器向解放軍投誠。在攻擊44軍軍部時，國軍憑借集團碉堡工事拚死頑抗，解放軍連續組織了四次爆破均未成功，後來還是由一輛日式輕型坦克運載著爆破手直接炸毀中心碉堡，才突破了國軍之防禦，步兵乘勢猛攻。戰至中午，守軍中實力相對較為薄弱的44軍、100軍被全殲，44軍軍長王澤浚被俘，100軍軍長周誌道重傷，副軍長楊詩雲被俘。
戰鬥進行到至11月19日，黃煥然兵團屬下第100軍和第44軍被全殲，第25軍和第64軍也被殲滅一半。黃煥然兵團剩餘的兵力，據守在碾莊及東北兩麵約六平方公裏的七個村莊裏。
黃煥然兵團此時剩下的部隊有第7兵團部直屬部隊、警衛營、工兵營、25軍和64軍各一個團，總兵力將近萬人，戰鬥力都比較強，其中第64軍為粵係軍隊，第25軍是黃煥然的基本部隊。
碾莊周圍設有兩道迂牆和水壕，分為外圩和內圩，兩圩之間相隔百米，是一片開闊地，其間布滿地堡群，外圩水壕寬達二三十米，深一二米。在李文卿和黃煥然的修整下，整個碾莊圩成了一個兵挨兵、工事挨工事的堡壘。為一舉殲滅碾莊的國軍守軍，粟代司令員等以攻殲碾莊圩守軍為目的，再次調整了部署；第8、9縱從東南和正南方向擔任主攻；第4縱由北麵進攻，第6縱在坦克配合下從西進攻。
11月19日上午10時，隨著粟代司令員一聲總攻碾莊圩命令的下達，整個黃淮平原顫動起來了。
粟代司令員命令集中解放軍的數百門大口徑火炮對碾莊地區實施長達30分鍾的炮火急襲。
這一天，在碾莊內死守的黃煥然也命令他的炮兵對解放軍發射完它的全部炮彈，並呼叫了空軍作戰飛機投放炸彈。30分鍾的炮擊，碾莊落下了數萬發炮彈，將這座曾有200餘戶人家的村莊夷為平地，隻有幾堵幸存的高牆如同沉重的破帆，在黑煙中晃動。
攻擊開始，國軍守軍依托工事拚死抵抗，圩牆下的機槍和圩後的大炮，火焰噴射器等構成一道道火牆，擋住華東野戰軍攻擊部隊。解放軍指戰員們冒著濃煙烈火向前衝擊，脫下棉衣涉過結著冰淩的水壕，搭起人梯爬上圩牆。
夜空中，紅色彈道如同無數飛舞的火龍，衝向碾莊圩。碾莊變成一片火海。晚二十時，又一次總攻開始，華野集中所有重炮實施火力準備，由於6縱即將承擔支援中野的作戰，臨時退出戰鬥。總攻就由4、8、9縱來實施。其中9縱從南麵攻擊，國軍集中了數十挺機槍的密集火力封鎖村南水壕上的小橋，由於9縱挖掘的交通溝出口距離水壕還有幾十米遠，部隊在敵火力下暴露時間過長，所以多次攻擊都未成功。縱隊司令聶鳳智親臨主攻團73團，也就是戰功赫赫的“濟南第一團”指揮，有人反映在戰鬥中曾見有戰士徒涉過水壕，所以不必一定要從小橋上突破。聶鳳智觀察了地形，決定先將交通溝挖到水壕邊，戰鬥打響後立即以突然動作徒涉過壕，實施突破。二十二時，再次發動攻擊，果然一舉衝過水壕，突破了第一道圍牆，但國軍憑借兩道圍牆之間開闊地上的工事，以密集火力封鎖開闊地，並組織反衝擊，雙方拚殺極其激烈，73團在友鄰的支援下，經過四小時激戰終於突破第二道圍牆，衝入村裏。而東南方向的8縱也於20日淩晨涉水過壕，並相繼突破兩道圍牆。此時的國軍因為莊內無險可守，發生混亂，守軍萬餘大部被殲。
11月20日清晨，解放軍的紅旗插上已經被放棄了的黃煥然兵團司令部，碾莊圩被解放軍攻占了。國軍第25軍殘部4000餘人逃到碾莊圩北麵尤家湖村。兵團司令黃煥然本人率領兵團部直屬部隊1000餘人推到碾莊圩東麵大院第64軍陣地，進行最後的抵抗。
11月21日晚，譚、王指揮的攻堅部隊向黃煥然兵團餘部發動了總攻。40分鍾的炮火準備之後，在華東特縱的坦克部隊的引導下，陶勇率華野第4縱從北麵、王必成率第6縱從西麵、張仁初率第8縱從東南麵、聶鳳智率第9縱從正
南麵對碾莊圩之敵發動了猛烈的攻擊。華東野戰軍主攻集團以第9縱攻擊第64軍軍部大院上村；第8縱攻擊大院上東邊的小院上村；第4縱攻擊尤家湖村。4縱在二十九門大炮和四輛坦克支援下，於十六時三十分開始對尤家湖總攻。
炮兵將大炮推進到距國軍陣地僅三百米處實施抵近射擊，很快摧毀國軍前沿工事，然後步兵跟在坦克後發起衝鋒，迅速涉過水壕突破圍牆，突入縱深，黃煥然見形勢危急下令25軍向西南突圍，25軍殘部在突圍中被全殲，僅軍長陳章隻身逃脫。4縱隨即攻占尤家湖，由於4縱連日戰鬥，傷亡很大，司令陶勇特別要求多抓俘虜，來補充部隊。戰鬥一結束，4縱就將剛俘虜的四千多俘虜補入部隊。
黃煥然率殘部第25、64軍各一個團，撤退到三裏莊、小費莊等幾個小村莊，一麵繼續堅持抵抗，一麵急電蔣總統、杜光亭請求支援。
蔣總統命令杜光亭不惜一切增援黃煥然，為其解圍；他也向所有的增援部隊下了一道死命令，要求不惜一切代價，進行全線出擊，救出黃煥然。
然而，此時經過一個星期的惡戰，遭到沉重打擊的邱、李兵團已經喪失了一開始的銳氣。邱、李這兩個行伍出身的將領，憑著多年與解放軍作戰的經驗，感到突破人民解放軍的阻擊陣地已是不可能的了，東援已經無望了。如果繼續拚命東進，很有可能像黃煥然一樣落入人民解放軍的手中，難逃被合圍殲滅的厄遠。因此，邱、李雖然也指揮部隊向前進攻，但是他們的後腿和尾巴始終不肯離開徐州，主力也不敢離徐州太遠，即使是進攻部隊也始終保持著間距很小的密集隊形以防被解放軍抓住機會實施穿插，防範後路被斷，部隊被分割。他們的增援是有限的，決不敢像杜光亭所要求的那樣全力以赴。
在增援徹底無望的情況下，黃煥然立即命令第64軍軍長劉鎮湘率殘部向碾莊圩西北方向突圍。就在這時，人民解放軍又向第64軍發起了攻擊。
第64軍的最後突圍被解放軍粉碎了，但是，黃煥然司令官和25軍副軍長楊廷宴帶著幾名警衛趁著戰場混亂，一起突圍衝了出來。
解放軍四處尋找兵團司令黃煥然這個重要人物沒有結果，於是四處撒網展開搜索。
在逃離戰場的路上，聽到解放軍的喊殺聲由遠而近，“活捉黃煥然”的呼聲震天動地，黃煥然司令對自己的前途感到絕望了。黃煥然對楊廷宴說：“我年老了，跑不動了，你們走吧，。”然後，黃煥然對身邊的25軍副軍長楊廷宴說：“我有三不解：一為什麽這麽傻，要在新安鎮等待44軍兩天？二既然在新安鎮等待兩天，為什麽沒想到在運河上架設浮橋？三李文清既然日後要拚命向東進攻來救援我，為什麽當初不在曹八集晚撤一會，掩護我西撤？”
說完，黃煥然從軍服的胸前口袋裏拿出名片一張，在背後寫上“黃煥然盡忠報國”，交給副軍長楊廷宴，請其轉交蔣總統，以表示其作為一名國民革命軍職業軍人決死的立場和決心。副軍長楊廷宴帶著警衛與自己的老長官訣別以後，沒有走到多遠，就聽見後方傳來一聲清脆的槍響。那是黃煥然在徹底絕望中舉槍自殺身亡。
有後來的人對黃煥然將軍這樣評價：
1、國軍中的第一好漢，一生坎坷，對心中的主義和真理至死不喻，不嗜煙酒，不沾惡習，屢屢救袍澤於危難中，最後時刻不願當俘虜，而舉槍自殺成為完人，國籍高級將領無出其後。當然，他心中的主義和真理與我們心中的主義和真理也許是不同的。
2、最後自裁（兵團司令也就他自殺吧），以致國民政府去台灣後還因他兒子刑事案件而出麵明令減刑。
戰鬥一直持續到下午4時，四散突圍的國軍官兵被四麵合圍上來的解放軍全部殲滅。
經過了15天的血戰以後，碾莊周圍的槍炮聲，喊殺聲終於沉寂了下去。
碾莊戰鬥已結束，在前線承受巨大壓力，不分日夜堅持指揮戰鬥的粟代司令員也堅持不住身體的疲倦，昏倒了。
碾莊戰鬥結束後，華東野戰軍司令部裏燈火通明，粟與譚等一起總結殲黃作戰經驗教訓，大家的心情既興奮又沉重，因為幾個主要方向的縱隊傷亡人數都在1000人以上，有的竟達5000餘人。
“這一條經驗非常重要，是我們用生命和鮮血換來的。”粟Y用一個手指點著桌子說，“在江淮平原作戰，由運動戰轉人攻堅戰的時候，不可急於求成，而應加強塹壕業，隱蔽接近敵人，將塹壕挖到敵人跟前再發起攻擊，逐點爭奪，逐個消滅。”
會議結束後，粟Y將大衣一裹，走出作戰室，消失在夜霧裏。後來，已是共和國大將的粟Y，在和他的妻子楚青談起淮海戰役時說，解放戰爭他緊張過兩次，第一次就是圍殲黃煥然兵團，“上至中央軍委，包括主席，下至我們，開始對黃煥然兵團的戰鬥力估計不足啊！後來我們碰了釘子，可又不敢向主席叫苦，隻有豁出來打。主席天天來電催問戰況，我心裏很急。部隊打得很苦啊……”
黃煥然兵團的被殲，等於砍掉了徐州國軍集團的右臂，使解放軍在兵力對比上轉為優勢，並掌握了戰役的主動權。戰後，劉總司令承認，第7兵團的覆沒，就已決定了徐蚌會戰的勝負。然而，華野圍殲徐州國軍中戰鬥力較弱的黃煥然第7兵團，足足花了十五天，而且投入兵力之多，傷亡之慘重，都大大出乎預先意料，並一度使粟Y在兵力調度上捉襟見肘。黃煥然兵團的戰鬥意誌，也成為整個淮海戰役中國軍為數不多的可圈可點之處。這一勝利確實來之不易，華野傷亡近五萬，而且多是各部的戰鬥骨幹，排、連、營各級幹部傷亡非常嚴重，有的部隊排、連級幹部因傷亡而更換達五、六次之多。為解決各級幹部缺額，各縱隊除將自己的教導團全部補充部隊，還將縱隊、師、團的警衛、偵察、通信、參謀、機要等部門人員補充戰鬥部隊，甚至將一些機關包括文工團等單位的幹部都補入作戰部隊。一些原來兵員就並很不充實的縱隊，到了戰鬥的最後時刻幾乎喪失了作戰能力。雖然各部都竭盡全力，抽出一切可以抽出的人員充實作戰部隊，但是在實際作戰中仍感不足。各部都主要貫徹“即俘即補，即補即戰”的原則，以俘虜為主要補充來源。戰後無論是戰鬥總結還是個人的回憶，都一致認為，這一階段的戰鬥，經曆時間之長，戰鬥類型之多，情況之複雜，戰況之慘烈，是淮海戰役之最。
碾莊的槍炮聲沉寂下去以後，自徐州東援的邱李兩兵團也隻能悻悻然的打道回府，退回徐州。
南京的蔣總統眼看著黃煥然兵團10萬餘人全軍覆沒，無可奈何，隻有哀歎。他在11月25日給劉經扶、杜光亭的電報中痛心疾首的說：“查此次徐州會戰，我東進各兵團行動遲緩，未能徹底奉行命令，致陷友軍於覆滅，實有失軍人武德。”“此次作戰共消耗各種炮彈12萬餘發，而我軍每日進展尚不及一公裏，如此消耗浪費，不計成效，亦我革命軍人之奇恥大辱。”
隻是，事情已經到了這個地步，蔣總統對於情勢的發展已經失去了主動操控的能力，整個戰場的形勢，對於淮海戰場上的國軍已經是無可奈何花落去了。劉建業跟隨邱李兩兵團回到徐州以後，還沒有來得及向南京國防部遞交關於徐東作戰的作戰報告，就不得不踏上新的路程。而這次上路，也促成了他新的人生抉擇。