6月26日晨，3、8纵队按预定计划，放弃封向通许方向转移，1、4、6纵队向杞县南、傅集东西区转移。日午，整编5师45旅及整编68师重占封。
国民党军统帅部判断华东野战军“主力南窜，似无积极企图”，是整编25师及3快速纵队车运滕县，解兖州围，并将已达砀山的整编74师车运新安镇增防，区兵团、邱兵团，分向太康、扶沟及陈留、通许、尉氏方面“索匪追剿”。，就“使豫东主力战场，兵力形薄弱”（南国防部三厅：《中原战战斗经及检讨》），解放军各歼灭提供了条件。
骄狂的邱清泉主力向通许方向前进，尾击3、8纵队；区寿年兵团进达睢县西北的铁佛寺、龙王店、榆厢铺区徘徊不前。邱、区两兵团形了40公间隙。粟裕等人抓住战机，不待查明区兵团的具体部署情况，即27日达了围歼该兵团的命令。晚，突击集团各部尹店集、龙塘岗、榆厢铺区目标，进行合围，同一部入纵深，割裂区兵团部署。
至6月29日晨，华野部队已将区兵团部整编75师、新21旅包围龙王店及附近区，并完了敌75师各旅团的分割。同，将敌整编72师包围铁佛寺周围区。我阻援兵团控制了被包围敌西20公杞县至王店集一线，隔绝了邱、区两兵团。29日晚，华野突击集团一部兵力继续包围敌整编72师，主力区兵团指挥部整编75师、21旅攻击，经两昼夜的激战，至7月1日中午，将敌整编75师的6旅及新21旅全部歼灭。
7月1日午，西边的邱兵团在我节节阻击，进至距区兵团约10公的官庄、张阁一线。东线黄佰韬兵团，由东向西增援区兵团，已抵达被包围的敌整编72师东约10公的帝丘店区。
东、西敌两兵团一齐压，形势异常紧张，是坚持是改变原定战役的计划，必须机立断，刻不容缓。粟裕表现巨的决气魄，他一边加速攻歼区寿年兵团，一边又4纵队东移，准备围歼黄伯韬兵团。
区寿年兵团被围，蒋介石极惊慌。6月30日，蒋介石偕空军总司令周至柔乘飞机杞县空督战，杀头相威胁逼迫邱清泉迅速攻击前进，与区兵团合。邱清泉即倾其全力，在飞机、坦克炮的支援，我阻击部队疯狂进攻。但我东西两线的阻援部队顶住了敌人的进攻，始终未使敌人的谋逞。
7月1日午4，粟裕达了总攻区寿年兵团部的命令。日黄昏，残敌肃清，区寿年被俘，其参谋长林曦祥及75师师长沈澄年被活捉。
区寿年兵团被歼，已经达预期的战目的，按理说应该及撤战斗。并且因我军经连续战，伤亡较。加战区久旱无雨，井河干涸，炎热夏季，烈日暴晒，部队饮水奇缺，吃不饭，体力渐弱。但是，华野刚解决区寿年兵团，东面的黄伯韬兵团进展很快，已抵达帝丘店附近，我军从东部撤战场威胁很。粟裕认，若不该敌有力的打击，我军携带批伤员，将难顺利撤战斗；即便撤，各路敌人很快我实行尾追，使我陷入被动。粟裕决给黄伯韬一点颜色，打瘫他，打怕他，迅速撤离。
7月2日晚，粟裕达围攻黄伯韬的命令。4日拂晓，歼敌两团。5日，黄伯韬坦克反扑，被我军击退；黄昏，我再度攻击，至6日晨，又歼敌1团。黄伯韬兵团一共有两旅，1快速纵队，1高警总队，忽被歼灭1旅，十分恐慌，害怕像区寿年的场，是急令部队收缩帝丘中的狭带，连夜清理焚烧文件、图，备不测。但7日一早醒，现我军全部参战部队早已撤无影无踪。气敌众将官瞠目结舌，半说不一句话。豫东战役胜利结束。