刘伯承与邓小平根据中共中央军委和毛泽东的指示，计划把晋冀鲁豫野战军的作战重点放到豫东方向的陇海路徐州、开封段，胁迫围追中原军区部队的国民党军回援，以配合苏皖地区的山东、华中野战军作战。这个计划得到了中共中央军委、毛泽东的批准。
7、8月间，刘伯承、邓小平率领晋冀鲁豫野战军第三、六、七纵队由邯郸、磁县地区进到鲁西南菏泽和豫北濮阳一带，准备发动陇海战役。为保障侧后安全，令第二纵队在安阳地区进行牵制、掩护。晋冀鲁豫军区副司令员滕代远、王宏坤，副政治委员薄一波留在邯郸，指挥各军区武装。按照中共中央军委的统一部署，陈赓、谢富治率第四纵队及太岳军区武装，坚持在晋南作战，执行北线作战任务。
8月4日，刘伯承下达了陇海战役基本命令。命令正确估计了敌情，指出国民党军为了围追中原军区部队和进攻苏皖和晋南，其陇海沿线的主力已几乎抽调一空，徐州、开封间及两侧地区只有整编第五十五、六十八师及若干地方团队防守，有利于晋冀鲁豫野战军集中主力，发动攻势作战。确定的作战目标是，第一阶段袭取徐州、开封线上一切守备薄弱的城镇据点，彻底破坏与控制铁路，同时控制足够兵力，准备打援。得手后进入战役第二阶段，以一部兵力扼守铁路要点，而以主力向南再向西北卷击，解放陇海路以南广大地区。作战部署，以第七纵队、冀鲁豫军区独立旅等为左路军，以黄口、砀山为攻击重点；以第三、六纵队及冀鲁豫军区一部为右路军，以兰封、民权为攻击重点；以地方武装和人民武装监视主力开进途中的长垣、考城、虞城等国民党军的前锋据点，并特别要求主力乘敌不备，秘密、突然发动攻击，以取得初战成功。命令规定战役于8月10日发起。
从8月5日起，左右两路大军分别由菏泽、濮阳地区向攻击地域开进。
为了达成“秘密、突然”，出敌不意的效果，攻击部队夜行晓宿，避开公路、村落，在荒野间静肃行进，大胆撇开或以小的兵力监视敌前沿据点城镇，毅然透过，向目的地挺进，行程200余里。在考城至虞城西北的敌警戒线上，密布据点和封锁沟墙，攻击部队只对考城等主要据点进行佯攻和监视，对其他大多数据点未作理睬，一下子就悄然到达攻击出发地。
8月10日夜，陇海战役突然发起。左右两路大军按照预定的计划向徐汴段敌人猛攻。右路军第六纵队第十六、十七旅，在炮火掩护下，攻击兰封车站和县城，经数小时激烈巷战，全歼守敌，缴获军运列车1列和坦克11辆。
由第六纵队指挥的第三纵队第八旅，攻克三义寨、罗王车站。第三纵队主力对民权等据点发起攻击。左路军第七纵队，当夜攻克砀山等据点。广大群众在部队带领下，对铁路展开破击。经过10、11日两天的战斗，又先后攻克李庄集、杨集、刘堤圈、柳河集、李坝、野鸡岗等车站，歼敌5000余人，控制并破毁铁路300余里。初战告捷，为尔后机动作战开辟了战场，创造了条件。
13日，敌整编第五十五师和整编第六十八师各一部分别由商丘、开封出动，东西对进进行增援。蒋介石被迫从豫西、陕南等围追中原军区部队的兵力中抽调整编第三、四十一、四十七等3个师向开封急进。为了进一步调动敌人，创造运动中歼敌的条件，中共中央军委指示晋冀鲁豫野战军在第一步计划实现后，迅速占领豫东诸城，迫使援敌主力3个师向新黄河布防。
8月14日，刘伯承下达了陇海战役第二阶段作战基本命令。根据中共中央军委的指示，命令各纵队南下夺取杞县、太原、淮阳等10个县城，创造直迫淮河北岸的战场，相机歼灭分散的敌人。各纵队奋勇进击，至15日，第六纵队等攻克杞县、通许，虞城守敌经争取后起义，第三纵队包围并发动了对敌整编第五十五师第一八一旅的攻击。17日，西路援敌3个师中先头两个旅到达阳武、封丘地区，迫近第六纵队一部据守的兰封城。东路敌徐州绥靖公署的部队也开始向西增援。刘伯承发布的第二阶段作战命令被敌截获，作战企图暴露。
不利的消息传到野战军指挥部，刘伯承审时度势，迅速改变了部署，就近将第七纵队加入围歼第一八一旅的战斗，调第二纵队到东明地区集结，掩护主力侧背的安全。至21日，终将第一八一旅及第二十九旅1个团歼灭。这时南北两路的援敌大量增加，并且越来越逼近陇海战常刘伯承决定结束战斗。22日，晋冀鲁豫野战军主力向陇海路北转移，陇海战役结束。刘伯承令第七纵队一部继续留在陇海路以南活动。他始终记着中共中央军委、毛泽东关于“着重向南”的指示，这次陇海战役向南突破的任务并没有完结，今后新的战略突破仍要从这里着手。
第一次出击陇海路，作战13天，歼灭敌人正规军两个旅，5个保安团，共1。6万余人，解放砀山、虞城、兰封（旧名，今属兰考县）、杞县、通许县城5座，占领火车站13处，破坏铁路200余里。这次战役，实现了预期的目标，歼灭了国民党军的大量有生力量，切断了他们的东西交通干线，使其陷入被动，不得不从追堵中原解放军和向华东进攻的兵力中，抽调出5个多整编师增援陇海路汴徐段，从而打乱了蒋介石的南线进攻计划，减轻了中原解放军的负担，配合了华东解放军的作战，使人民解放军南线作战形势发生了有利的变化。
与此同时，第四纵队和太岳军区部队进行了同浦战役，连克洪洞、赵城、霍县、灵石、汾西5城，歼灭敌人1。2万余人。南北两线，共同给发动内战的国民党军以严重的打击。
第二节定陶大捷
晋冀鲁豫野战军主力第一次腰斩陇海路，解放豫东广大地区，打乱了国民党军南线进攻的部署。蒋介石急忙改变计划，令从豫西、陕南北援陇海路的3个整编师留置不动，又从淮北抽调两个整编师，投入冀鲁豫战场，连同原在郑州、新乡、开封、商丘等地的9个整编师，共有14个整编师，32个旅，共30余万人。到8月下旬，国民党军在郑州、新乡、开封、商丘等地完成了集结，准备向冀鲁豫根据地腹地发动进攻。国民党军对这次进攻期望很大，力图在南线战场打开一个缺口。敌国防部长白崇禧、参谋总长陈诚亲自到开封部署，郑州绥靖公署主任刘峙也亲自到考城、民权前线督战。
8月28日，东面敌第五军和整编第十一师、第八十八师从砀山、虞城一带，向成武、单县、鱼台进攻；西面敌人整编第三师、第四十一师、第四十七师全部，整编第五十五师、第六十八师各1个旅，从封丘、开封、考城一线，向东明、定陶、曹县进攻。
根据冀鲁豫战场国民党军的新动向，中共中央军委作出了集中优势兵力，打击整编第三师的决策。8月29日，中共中央致电刘伯承、邓小平：“俟第二师两个旅进至适当位置时，集中全力歼灭其一个旅，尔后相机再歼其一个旅。该师系中央军，如能歼灭影响必大，望按实情处理。”刘伯承、邓小平接到中共中央军委的指示后，决心克服困难，创造战机，歼灭整编第三师，粉碎敌人的合击计划。他们细致地分析了敌我力量对比，认为，敌第一线兵力，虽有10万之众，但在其分进合击时，每路至多只有1至2个师，而且指挥不统，有嫡系与杂牌的矛盾。自己部队虽然只有5万余人，装备也差，人员又很疲劳，但士气却很高涨，并有根据地作依托，有广大群众支援，有地方武装配合。只要按照中共中央军委和毛泽东的指示，充分利用敌人的弱点，充分发挥自己的有利条件，集中优势兵力，寻歼整编第三帅，以至打破敌人的合击是完全可能的。他们根据国民党军东西对进的态势，决定对东线徐州方向的国民党军实施监视、阻击，而置重点于西线。为了求得顺利歼灭整编第三师，他们又对西线郑州方向的国民党军进行了分析：东路整编第三师和第四十七师并进，其间仍有15至20里的间隙，左路整编第四十一师离它更远，便于割裂与围歼。整编第三师是郑州出犯之敌中唯一的嫡系部队，如遭打击，杂牌部队川军和原西北军的部队，不会积极增援。整编第三师是从追击中原部队的途中调来的，在中原作战中伤亡较大，是疲惫之师。因此，把整编第三帅选为主要打击目标是切实可行的。
为了集中优势兵力，刘伯承将第三、第六、第七纵队的主力集结于定陶西南地区，令第三纵队仍在东明、考城一线集结待命。
8月31日，刘伯承下达了定陶战役基本命令。决心“置重点于消灭第三师”，确定下“采取南北钳击以求各个消灭”的战法。战场预定设在定陶以西安陵集、韩集地区。在部署上，以第六纵队和第二纵队共5个旅为右集团，主力由北向南，一部由西向东攻击；第三纵队和第七纵队共4个旅为左集团，主力由南向北或由东向西攻击。两集团均对整编第四十七师实行钳制，而集中优势兵力攻歼整编第三师。
为了消耗、疲惫、迷惑敌人，掩护主力争取短暂体整，完成战役准备，刘伯承特令第六纵队抽出两个团，对整编第三师作运动防御，按计划诱敌至预定战常从第三纵队抽出1个团，配合冀鲁豫军区1个团，阻击敌整编第四十七师，扩大其与整编第三师的间隔。冀南军区独立旅钳制敌整编第四十一师，第三纵队两个团和冀鲁豫军区第五分区1个团，钳制敌整编第五十五、六十八师，冀鲁豫军区独立旅和第三分区武装，钳制第五军、整编第十一、八十八师。战役开始后，坚决阻击各路国民党军对整编第三师的增援。另以留置陇海路南的第七纵队第二十一旅，打击敌人后方，进行牵制。
到9月2日，晋冀鲁豫野战军主力已休整了4天。敌整编第三师与第四十七师已受到杀伤和消耗，仍然缓缓前进。整编第三帅进到秦寨、桃园地区，整编第四十七师到了水口、吕寨地区。
这时，刘伯承获悉刘峙突然将整编第三帅和第四十七师会攻定陶的计划，改为整编第三师单独攻菏泽。两帅的间隔从20里扩大到25里，而且越往西间隔越大。于是决定调整部署，把战场西移到韩集、安陵集以西的大、小杨湖地区。经过各阻击部队的积极作战，徐州来犯的敌主力第五军、整编第十一师被阻于单县以东，距整编第三师200余里。郑州出犯的整编第四十一师，被阻于东明西南地区，距整编第三师80余里。整编第五十五、六十八师被阻于曹县以南，距整编第四十七师40余里。围歼整编第三师的条件已趋成熟。
9月3日晨，刘伯承命令放手诱敌整编第三师冒进，争取使它3日夜到达大、小杨湖预定战场，然后两集团按计划攻歼该敌。
当天下午，整编第三师果然被牵引到了预定战常其第三旅进至大黄集、周集地区，第二十旅进入阎寨，大、小杨湖，方车王地区，师部进抵天爷庙。
师长赵锡田自恃是蒋介石的嫡系，兵精弹足，装备优良，根本看不起晋冀鲁豫野战军，狂妄吹嘘“不用两星期，占领鲁西南”。又仗着是陆军总司令顾祝同的外甥，认为郑州绥靖公署和左右两翼的整编第四十一、四十七师不敢不支援他，所以一味孤军深入。
当夜23时30分，刘伯承抓住战机，下令对整编第三师发起进攻。当获悉敌第二十旅在前进中伤亡较大，两个团长都被击毙的情况后，他又确定先把攻击重点放在第二十旅。两集团各歼其1个团后，再攻歼其师部和第三旅。
这样，双方兵力对比上，达到了四比一的绝对优势。
敌人在飞机、坦克配合下顽强抵抗。经两日激战，仅歼敌约3个营。这时，赵锡田方知陷入绝境，拼命向郑州呼救。刘峙严令整编第四十七师增援，被阻援的第三纵队击退。敌整编第四十一、五十五、六十八师亦分别由东明、曹县奉命赶来增援。在此千钧一发之际，刘伯承除严令各路阻击部队坚决阻击，不准敌人前进外，于9月5日夜，亲自到第六纵队司令部，召集纵队首长开会，提出坚决歼灭整编第三师，再次强调了集中兵力、火力等战术问题。
随后，即下令再次向整编第三师发起攻击。
刘伯承在第六纵队司令部接到的第一个电话，是已经前进到距大杨湖只有1里路的第六纵队司令员王近山打来的。他说：“报告刘司令员，请你放心，我们准备好了一切。坚决歼灭整三师。六纵队即使打剩一个连，我当连长，杜义德当指导员，决不放弃战斗！我要求战士们把自己的子弹、手榴弹统统打到敌人身上去，最后就是用牙齿咬也要把敌人咬死。”
刘伯承鼓励他：“近山同志，你的决心很好！这一仗如若我们打不好，冀鲁豫平原我们就站不住！还要背起包袱回太行山啊！你们今晚上的任务很艰巨，只要消灭大杨湖的敌人，战役将有很大的变化。”
然后，他又拿起电话，听了第七纵队杨勇司令员的汇报之后说：“杨勇同志，冀鲁豫解放区，是你们亲自创建的，是你们用血汗从敌人手中夺过来的。现在敌人要侵占它，假若我们不把这股敌人消灭，这里的人民就要遭殃，你们就前功尽弃！”杨勇非常激动地大声说：“刘司令员，我懂了，我们一定要彻底消灭整三师！”
最后，他又同第二、三纵队的陈再道、陈锡联两位司令员一一通了电话，指示他们要不惜一切代价，向整编第三师展开猛攻，并特别告诫陈锡联，要集中兵力狠打整编第三师师部，以先摧毁敌首脑机关。他强调指出，这一仗要是打不赢，第二、三纵队只好回冀南、太行打游击。两位司令员也表示了坚决完成歼敌任务的决心。
当夜23时30分，刘伯承下令全线总攻击。左右两集团随即投入了激烈的战斗。第六纵队打得最为残酷、艰苦。他们负责攻歼的整编第三师第二十旅第五十九团，是该师的主力，抵抗十分顽强。各种武器射出的子弹形成一道道严密的火网，阻挡着攻击部队进入大杨湖村。第六纵队指战员发扬了大无畏的英雄气概，连续发起攻击，失利一次，再攻一次。有的连队打得仅剩10多人，仍坚守阵地不退。战况最紧张的时候，连旅、团的机关干部和勤杂人员也投入了战斗。
刘伯承亲赴第六纵队指挥的行动，给指战员们增添了无比的力量。“刘司令员指挥我们！”“看准是无产阶级硬骨头！”等激动人心的口号，在一片火海之中喊起来。团长、政委也都端起机枪干起来。9月6日晨5时，王近山决心倾全力给敌人以最后一击，下令纵队预备队加入战斗。战至8时，终于攻进大杨湖村，全歼了守敌。
这时，第二、第三、第七纵队，也胜利地歼灭了敌人，逼近了敌人的师部。敌第二十旅被全部歼灭，第三旅遭沉重打击。到中午，赵锡田率师部及其第三旅残部，开始突围南逃。正当敌脱离工事，惊慌逃命之际，刘伯承一声令下，攻击部队全线出击，整编第三师全部覆灭。
9月7日，郑州出犯之敌，纷纷向兰封，考城方向撤退。刘伯承当即以主力向敌整编第四十七师侧背施行猛烈卷击。经1天激战，该师第一二七旅及整编第四十一师第一二二旅被全歼。遂命展开追击，8日上午，又歼灭约1个团，收复东明县城。定陶战役至此结束，经5日苦战，共歼敌整编第三师全部，整编第四十七、四十一师各1个旅，活捉整编第三师师长赵锡田中将以�