中原野戰軍第9、第11縱隊和豫皖蘇獨立旅，合力向張圍子發起攻擊。這已經是第二次攻打張圍子了。據守張圍子的是黃維兵團第10軍75師223團，這個團是黃維兵團所謂九大主力之一，從位置上講，張圍子比小張莊優越，主要是既可得到雙堆集方向炮火的支援，又有隨伴炮兵在前沿構成更強的控製地帶。在發起攻擊之前，第9縱隊第76、78團已經在國民黨軍炮火下進行了3個晝夜的近迫作業，挖好3條交通溝並以多條支溝連貫，將攻擊出發陣地推抵到國民黨軍鹿砦前60至70米處。
6日下午5點，炮兵火力準備結束之後，第9、第11縱隊和豫皖蘇獨立旅出動了。第9縱隊從東北、正北方向攻擊張圍子，第11縱隊31旅91、92團分別從東南、正東方向攻擊張圍子，豫皖蘇獨立旅對張圍子側翼的小楊莊發起攻擊，進行作戰配合。
第9縱隊26旅78團向張圍子發起了突擊。黃維兵團第10軍75師223團利用優勢火力，頑強抵抗。由於78團剛從鄭州趕到淮海戰場，官兵思想準備不足，步炮協同不夠周密，攻擊一時沒有奏效。縱隊司令員秦基偉當即指示26旅調整部署，把該旅主力第76團投入到戰鬥，重新組織進攻，務求拿下張圍子。
第11縱隊的攻擊也不順暢。由於衝擊出發地距離國民黨軍陣地最近的有80多米，最遠的長達200多米，衝擊距離長，造成了衝擊時間長，這樣91團和92團突擊部隊在國民黨軍炮火下運動，傷亡比較大。92團突擊連突入陣地時，91團突擊連第1突擊排突然遭到國民黨軍火焰噴射器的襲擊，不少戰士被燒傷，行動一時受阻。第2突擊排又緊跟了上來，突入到國民黨軍陣地。但此時，第2突擊排與92團突擊連之間的距離就比較遠了，火力支援不上。由於缺乏有效目標指引，縱隊炮兵的火力隻是向國民黨軍陣地縱深延伸，而沒有壓製住陣地兩側的國民黨軍。國民黨軍趁機從陣地兩側發起反擊，封鎖住了91團突擊連的突破口。
整個戰鬥下來，除豫皖蘇獨立旅攻占小楊莊外，第9縱隊和第11縱隊對其餘各點的攻擊都沒有成功。
各部隊迅速總結了教訓，研究解決攻進的辦法。
7日上午，第9縱隊司令員秦基偉又趕到陣地前麵，和26旅旅長向守誌一起研究攻擊部署，調整火力組織。他還向部隊作了戰鬥動員。根據6日攻擊受挫的教訓，26旅把交通溝繼續向前延伸到國民黨軍陣地前沿45米左右，把平射炮分別抵近國民黨軍陣地前沿100至150米處，並調整加強了突擊隊的力量。
下午5點，開始了對張圍子的第三次攻擊。第11縱隊31旅91團從東南方向發起攻擊，92團從正東方向攻擊，98團作為91團的預備隊，94團作為92團的預備隊，隨後跟進。第9縱隊從東北、正北方向發起攻擊。第11縱隊特務團、豫皖蘇獨立旅和第9縱隊一部，對張圍子和楊圍子進行割裂。第9縱隊76團和78團迅速突破，隻利用了5分鍾就突破了國民黨軍陣地前沿，連續打垮了國民黨軍223團組織的8次反撲。接著，後續部隊也趕了上來，和國民黨軍展開了逐溝逐堡的激烈爭奪。在戰鬥中，76團3連傷亡比較大，最後隻剩下了17名負傷的戰士。指導員周福祺把17名戰士編成兩個突擊班，繼續戰鬥，還拿下了一個地堡群。第11縱隊92團在突擊過程中遭遇國民黨軍密集炮火轟擊，突擊營營長以及隨營指揮的副團長何炳確犧牲。92團稍加整頓後繼續突擊前進，在第一道塹壕殲滅國民黨軍1個排，迅速兵分兩路由東向西向陣地縱深發展。第91團在突進過程中，團長李光前與主攻營長被縱隊炮火誤傷，行動一度受到影響，但很快又調整好狀態，迅速突破國民黨軍陣地前沿，兵分兩路沿村南向陣地縱深發展。在各路部隊的猛烈突擊之下，躲藏在張圍子地堡群中的國民黨軍紛紛被肅清，其餘國民黨軍不是投降，就是被殲滅，還有的趁機逃跑。豫皖蘇獨立旅殲滅了一部分逃跑的國民黨軍。
8日淩晨4點，中原野戰軍第9、第11縱隊和豫皖蘇獨立旅一起，占領了張圍子，全殲此地國民黨軍。
在打掃戰場時，第9縱隊司令員秦基偉發現：這一仗與過去幾仗不一樣，戰鬥特別激烈，俘虜的國民黨軍不多，大部分都被打死了。通過詢問俘虜才知道：黃維接受廖運周率第110師起義的教訓，為了控製住部隊，把所謂“忠實可靠戰力較強”的部隊都配置在了第一線，並以第二線部隊的人力物力源源補充，企圖形成一副防禦的厚甲。
秦基偉心想：黃維豈知我們比他更頑強，他的厚甲一旦破碎，形勢就急轉直下了。
國民黨軍不甘心失敗，天亮以後，又從楊圍子出動了1個步兵團，在6輛坦克掩護，對小楊莊發起攻擊，企圖重占小楊莊，奪回張圍子。第11縱隊特務團和32旅堅守著小楊莊陣地，奮起反擊，連續擊退了國民黨的5次衝擊，始終堅守陣地，還殲滅了大量國民黨軍。
華東野戰軍第13縱隊處在陳錫聯指揮的西集團編成內，擔任攻殲中周莊一線國民黨軍的任務。
中周莊位於雙堆集西側，分為西、中、東3段，是黃維兵團重點設防陣地。在此據守的是國民黨軍第85軍110師328團及軍工兵營、輜重營各一部，此外還有1個野炮連，總兵力約2000人。為了增強防禦能力，國民黨軍以水塘、房屋、街道為依托，修築了多點的環形防禦的集團堡，各點之間以交通壕相連接，這樣既可以獨立防守，又可以運用火力、兵力相互支援。
8日黃昏，對中周莊的戰鬥打響了。第112團2、3營一舉突破國民黨軍陣地，迅速占領了村西、中段的陣地，殲滅了守敵。部隊又繼續向東段發展進攻。112團9連遭到國民黨軍1個營的猛烈反擊，戰鬥一時陷入膠著狀態。關鍵時刻，3排副排長身先士卒，把5公斤多重的炸藥包拋入到國民黨軍隊形中。隻聽“轟”的一聲巨響，許多國民黨軍上了西天。9連趁勢發起攻擊，將1個營的國民黨軍擊退。4連突入到了國民黨軍328團部。在戰士們的槍口下麵，328團團長薑繼鑫舉起了雙手，表示投降。下午5點30分，115團2營和1營各一部先後突破中周莊西北側國民黨軍陣地，殲滅了一部分國民黨軍。114團1營及2營5連從中周莊西南角實施突擊，此處的國民黨軍被迫向中周莊東段潰逃。
這樣，中周莊西段、中段都被第13縱隊占領了。
戰鬥繼續激烈地進行。
晚上9點，113團1營攻占了中周莊東段南側國民黨軍的集團工事，一舉突入村內，該團2營也迅速策應了過來，兩營全力殲滅了村東段的國民黨軍。
午夜，第13縱隊勝利攻占中周莊，全殲國民黨軍第85軍110師328團及軍工兵營、輜重營各一部，此外還有1個野炮連，總共消滅了國民黨軍2000多人。
9日中午，據守後周莊的國民黨軍擔心被圍殲，向平穀堆方向逃竄。在半路，他們被39師炮兵攔擊，117團從村東北進行截擊，共消滅國民黨軍300多人，占領後周莊。
10日黃昏，38師113團在114團配合下，向雙堆集西側閻廟子和窯場實施攻擊。經過一番激戰，勝利攻占閻廟子和窯場。
這樣，西集團已經攻占了黃維兵團在雙堆集以西的全部陣地，殲滅第85軍大部。黃維兵團整個防禦體係已經瓦解，核心陣地雙堆集則完全暴露在解放軍各路攻殲部隊麵前。
中原野戰軍各路大軍晝夜不停地對黃維兵團實施猛攻，不給其一絲喘息的機會，廣大官兵愈戰愈勇，攻堅能力不斷提高，自身傷亡逐日減少，戰果日益增大。黃維兵團已經抵抗不住中原野戰軍各部隊的連續猛攻，被迫蝟集一團，以村舍為核心，以地堡群為骨幹作最後掙紮。
為了爭取主動，黃維每天派出1個營到2個團兵力，在坦克、炮兵和空軍掩護下，對中原野戰軍各圍殲部隊實施反擊，企圖能夠打開一條通路。中原野戰軍各圍殲部隊依托縱橫交織的交通壕和散兵坑，從四麵八方同時攻擊前進。部隊的打法非常靈活，有的“兩點攻擊，一點成功”，有的“三點攻擊，兩點成功”，還有的“四點攻擊，兩點成功”，一步步地消耗、壓縮黃維兵團。
國民黨陸軍上將胡璉此時，黃維兵團副司令官胡璉也從南京乘坐飛機來到了雙堆集。此前，胡璉由於父親病故和自己牙病的原因，並不在兵團。胡璉到了雙堆集後，黃維十分高興，認為有了一個得力助手。可是雖然他們想了一些辦法，但戰場形勢絲毫沒有改觀，包圍圈還是越來越緊。
為了突圍，黃維竟然想出了一個毒招。他要求蔣介石派大量空軍在中原野戰軍陣地投擲大量凝固汽油彈，以便在規定的時間和區域內造成火海，從而掩護兵團突圍。蔣介石親筆給他複信說：“決心用空軍全力拯救你的突圍，可徑行同空軍總部聯絡。”同時飛機又空投下了三百多份關於空軍用毒瓦斯彈轟炸和使用毒氣的說明，此外還有二三十箱催淚性瓦斯投擲彈和催淚性迫擊炮彈。空軍計劃使用兩種毒瓦斯彈，一種是糜爛性毒瓦斯炸彈，另一種是窒息性毒瓦斯炸彈。黃維同胡璉、兵團正副參謀長、第三處處長、各軍軍長等人擬定了在空軍大規模使用毒氣彈轟炸掩護下的突圍計劃，開始進行各種突圍準備。
飛機在空投蔣介石給黃維及所屬各軍長寫的親筆信和毒氣彈使用說明書的同時，還空投了國防部給第12兵團全體官兵的“嘉獎令”。
黃維讓司令部迅速把“嘉獎令”發了下去。
可是官兵們一見“嘉獎令”，都知道沒有什麼希望了，都說“嘉獎令”實際是個“催命符”，一見這道“催命符”就知道“快完了”。
這個說法傳到了黃維耳朵裏，他苦笑著搖搖頭，對身邊的人說：“還真是一針見血啊。”
2層層剝皮
華東野戰軍再抽出一部兵力協助中原野戰軍解決黃維兵團。劉伯承說：這就叫吃一個，挾一個，看一個。劉伯承、陳毅發出了《促黃維立即投降書》。
12月7日，劉伯承、陳毅和鄧小平率總前委指揮所又從紀家回到小李家村。這裏距杜聿明和黃維集團都不過幾十裏遠，能夠聽到遠處傳來的槍炮之聲。
9日，中原野戰軍第3縱隊司令員陳錫聯確定再攻馬圍子，命令：7旅19團再攻東馬圍子，以21團主力配合8旅23團從東北和正北攻西馬圍子，並以22團1個營在23團右側助攻。
戰鬥發起後，19團3、4連從馬圍子東北角迅速突破，繼續向國民黨軍縱深陣地發展。19團在各部隊的密切協同下，經過半個小時激戰，攻占了東馬圍子，殲滅國民黨守軍1個加強連。23團2營主攻西馬圍子，由於錯過炮火掩護的出擊時機，攻擊頗不順利。2營突破了國民黨軍陣地前沿，連續打退了國民黨軍3次反衝擊，但沒有能摧毀國民黨軍主要地堡群，在國民黨軍縱深火力襲擊下，官兵傷亡較大，攻擊又一次受挫。