1948年11月21日，解放军对碾庄的国民党残军发起总攻击。六十四军军长刘镇湘劝黄百韬设法突围，黄百韬说：“我老了，身体多病，当俘虏我走不动，而且难为情。就算突围出去，没有了部队，只会让邱清泉他们看。” 在黄百韬兵团即将覆灭的前夕，解放军进行了最后的争取努力，让黄百韬认清形势，率部放下武器，但是黄百韬却顽固地拒绝了。与此同时，蒋介石、参谋总长顾祝同、徐州“剿总”副总司令杜聿明分别第二兵团司令官邱清泉和第十三兵团司令官李弥下达了死命令，要邱、李两兵团必须不计伤亡，务必“解黄兵团之围”。 然而，邱清泉和李弥却不愿意再继续这样猛攻下去了，两人都认为：经过这几天的激战，部队伤亡很大，而解放军的阻援部队又非常强大，想突破阻击阵地是没有可能了。两个兵团即使再努力，也无非是推进很有限的距离，对战局的影响也不大。而且，如果在两个兵团全力攻击的时候，华野的苏北兵团截断退回徐州的后路怎么办？搞不好，救援不成，反而成了黄百韬第二。所以，邱清泉和李弥把部队摆成了利于撤退的锥形，减少了一线的进攻部队。 公允地讲，邱清泉和李弥在最初几天的救援中也是出了力的，从整个徐东阻击战中，两兵团过万的伤亡也可以看出。华野用于进攻黄百韬的兵力占参战总兵力的不到40%，超过60%的兵力被用来阻援或当做预备队。 华野阻援及预备队，一方面是阻援，另一方面也有寻找机会在运动战中歼灭邱、李两兵团的计划。所以说，在黄百韬兵团覆灭的前夜，邱清泉、李弥的锥形进攻也不完全只是保存实力，而是为了防止成为下一个打击目标，因为一旦黄百韬兵团覆灭，华野主力包抄过来，邱、李兵团十几万人完全不是对手的。 眼见邱清泉、李弥进攻不利，杜聿明只得把归徐州“剿总”直属的总预备队的72军和直属战车团调来参战。 72军军长余锦源信誓旦旦地对徐州“剿总”总司令刘峙和杜聿明说：“大许家离碾庄也就十几里，我72军作为生力军参战，一定可以在半天内攻下十几个村庄，单刀直入，迅速解黄兵团之围”。 战车团团长赵志华认为他的坦克部队对付解放军没有问题，也夸口说：“就算步兵跟不上，我的战车团也能冲过去和黄兵团回合。”。 刘峙和杜聿明听了之后，也没有反驳，两人都是抱着试一试的态度。结果，仅仅一天，余锦源和赵志华就带着部队灰头灰脸地败下阵来，两人的表现还远不如邱清泉和李弥。 到了11月21日中午，黄百韬的第七兵团仅剩下大院上和尤家湖两个村庄。黄昏时分，解放军向大院上和尤家湖发起最后攻击，激战到22日凌晨，大院上、尤家湖的残军全部被歼灭。 22日凌晨，黄百韬和64军军长刘镇湘、25军副军长杨廷宴等人逃到了64军156师的临时师部。 156师师长张越秀对黄百韬说：“昨晚共军派了代表过来，劝说我们投降。”。 一旁的参谋长魏翱出主意说：“司令官，我们假装和共军联系，拖延一下时间。“ 黄百韬说：“那就今晚派人接头。” 可是，当黄百韬等人还打算拖下去时，解放军向残军发起了最后的攻击。64军覆灭，刘镇湘、张越秀、魏翱等人被俘，159师师长钟世谦带着2000多残部向解放军投降。 在混乱中，黄百韬带着几百人从吴庄方向往向北突围，但是，这股残军很快就被解放军击溃。黄百韬和杨廷宴两人又向尤家湖方向逃去，在到了一片芦苇地时，刚刚过了50岁生日的黄百韬举枪自杀。 关于黄百韬自杀的细节，25军副军长杨廷宴在逃回徐州后，是这样对杜聿明说的：”当时黄司令官、陈军长（陈士章）、刘军长（刘镇湘）见战事已经无法挽回，于是各带一部分人向西突围。黄司令官和我来到一个茅棚附近时，见四面皆有共军，无法再走，即举枪自杀，但并未当场断气，我又加了一枪。黄司令官死后，我在一旁哭泣，共军来盘问我，我说：我是伙夫，死的是伙夫头，是我的哥哥。共军没有再追究，于是我就把黄司令官掩埋后，找了个机会跑了出来。“ 让人哭笑不得的是，黄百韬兵团已经覆灭了，刘峙关于“徐东大捷”的“喜讯”居然还在南京、上海的报纸上继续刊载。 按照蒋介石的命令组成的以张道藩为团长的徐州前线劳军慰问团，在黄百韬自杀的这天才来到徐州，随团而来的还有几十个记者。刘峙为了欺骗中外记者，临时在邱清泉兵团搞了一个“战绩展览”让人参观。 当一个记者问道：“这样的大捷，请问怎么看不到黄百韬将军？” 杜聿明面露尴尬，说：“黄百韬将军回家休息去了。” 蒋介石得知黄百韬兵败自杀后，将责任全部归咎于部下，他给刘峙和杜聿明发去电报，斥责说：“查此次徐州会战，我东进各兵团行动迟缓，未能彻底奉命，致陷友军于覆灭，实有失军人武德。此次作战共消耗各种炮弹12万余发，而你兵团每日进展尚不及一公里，如此消耗浪费，不计成效，真是军人的奇耻大辱。” 接到蒋介石斥责电报的杜聿明，却当即下令邱清泉、李弥迅速率部撤回徐州，他清楚再不走就来不及了。
