大队长的空投，粮食和弹药简直是杯水车薪，部队缺粮缺药、伤员堆积，军心彻底涣散。
李云龙命令各部全线推行近迫土工作业，战壕挖到敌军阵地跟前，逐村蚕食外围据点。到5月12日，总攻条件已经完全成熟。
"主攻部队——4纵、2纵、3纵、5纵、6纵，"李云龙下达命令，"炮纵集中全部火炮持续轰击最后的工事，圩墙、水壕、暗堡，给我全部摧毁！"
上午10时，炮纵楚云飞指挥上百门火炮对虞城县核心阵地发起毁灭性轰击。城墙被炸得千疮百孔，暗堡一个个被掀上天，水壕被炸得泥沙漫天。
炮火延伸后，主攻部队全线发起冲锋——
2纵从北面涉水强渡外壕，架起云梯攀爬圩墙，与守军反复拉锯争夺突破口。
5纵从东南角撕开缺口，战士们冒着地堡交叉火力，逐屋争夺，一步步向城内推进。
3纵周稀罕、张大彪率部从东面猛攻，特战营段鹏亲自带领突击队直插黄百韬的兵团指挥部。
激战整夜。
5月13日凌晨5时，中野各部完全控制虞城县。
3纵特战营段鹏率先冲入黄百韬兵团司令部大院，缴获吉普车、电台，俘虏兵团直属警卫、炮兵上千人。
但黄百韬已经不在那里了。
虞城县指挥部失守后，黄百韬带着参谋、警卫和25军副军长杨廷宴，连夜向东逃往64军军部，依托刘镇湘的64军残部死守最后阵地，大院上。
---
李云龙立刻分兵对敌军各据点进行分割清剿。
3纵包围大院上，切断64军与25军残部的联系，各据点无法相互支援。
25军军长陈士章见大势已去，化妆成百姓逃出大院上，试图找黄维、李弥求援，无果。阵地守军失去指挥，大批溃散投降。
黄百韬困守64军军部，反复复盘败局。他对身边人说出那著名的"三不解"：
"一不解——为何刘总司令为转运私盐，强行滞留两天，错失撤退时机？"
"二不解——第三绥靖区两万多人战场起义，北线门户大开，徐州危险，无法派出主力全力援救。"
"三不解——李弥和黄维数十万友军近在咫尺，却无法解围。"