12月15日，整编11师师长胡琏宿新兵团前线指挥官的名义召战议。，整编69师师长戴奇指责整编11师进展缓慢；胡琏则批评整编69师轻举冒进，不够稳重。2指挥官的矛盾，导致了战役展程中的互不配合。
15日黄昏，解放军各参战部队按预定计划进至集结位置，并立即攻击。8师首先集中兵力，突击位嶂山镇与晓店子间的重制高点峰山。峰山高50余米，山脚筑有相互支援的独立集团工，山顶构筑围寨，四周挖宽6米、深3米外壕，壕外设置鹿砦、铁丝网等防御工。守军预备3旅的1加强营。
山东野战军8师是一支擅长攻坚的部队。该师了不误战机，经连续6急行军，在赶战场的15日晚，就集中23、24团，约5倍敌的兵力，从西南、西北两面攻峰山。
西南进攻的23团突击营1营，连续组织3次强攻，一度突入山顶外壕，由沟深壕宽，在敌人密集火力受重杀伤，进攻受阻。此，将拂晓，1营副政治教导员考虑峰山否及攻克，将直接影响整战役的进程，立即组织全营仅存的40余名干部战士，冒着炽烈的敌火，组织4次冲击。团指挥所集中全部火炮轻重机枪进行火力掩护。突击营选择较隐蔽的接敌形，迅速排除鹿砦、铁丝网，跳进外壕，搭人梯爬沟崖，在由西北方向进攻的24团配合，终在拂晓前攻占峰山主阵，全歼守军。
17日，国民党军集中60旅预3旅约2团的兵力，在飞机、炮火掩护向峰山进行次反击，均被击溃。解放军控制了一战场制高点，不仅割裂了据守宿新公路嶂山镇、晓店子各部国民党军的联系，且直接威胁路东各点国民党军的侧翼，战役的顺利展创造了有利条件。
切断敌整编11师与整编69师的联系，我1纵队15日晚3旅主力晓店子、井儿头间入敌防御纵深，直逼整编11师师部驻曹集区，歼灭了该师的直属工兵营、骑兵营。一行动极震撼了该师指挥部，打乱了其进攻部署。次日拂晓，该旅因处境孤立，主动撤回晓店子西区。
在遭解放军的突打击，国民党军徐州绥署副主任吴奇伟一面令整编69师各部收缩兵力，固守各村落；一面令整编11师北援策应。解放军1纵队3旅在宿沭公路北侧的高洼、蔡林一线构整编11师的阻击正面；同，1纵队主力，2、9纵队及7、8师，将整编69师师部及41、60旅、预备3旅分割包围宿迁东北人圩、苗庄、罗庄、晓店子等。
在解放军围攻整编69师各部期间，整编11师先1至2团的兵力向北增援，遭1纵队3旅的顽强抗击。在增援不的情况，紧邻整编69师师部人圩南侧的整编11师18旅，不顾友邻安危，悄撤，解放军围歼整编69师师部提供了有利条件。国民党政府国防部战评述：“此次整11师撤退，未适通报，致影响整编69师蒙受重损失。”（国民党国防部：《绥靖一年重战役提》）
解放军在坚决阻击援敌的同，集中兵力，逐点攻歼已被分割包围的整编69师各部。首先歼灭了晓店子、嶂山镇的预备3旅，使整编69师师部及所属41、60旅进一步陷孤立。些部队均处由进攻仓促转入防御的状态，有坚固的工资依托。虽拟固守待援，但战至18日，仍不友邻的有力支援。整编69师师长戴奇不不最一指令：“解围希望已断绝，余受友邻欺”，令所属部队“速设法相机突围”。（转引《宿北战役敌情资料汇编》）但已晚，各旅、团或就、或在突围先就歼，中将师长戴奇杀，少将副师长饶少伟就俘。