当天晚上，南北夹击部队，已于敌两侧会师，完成了对敌57师的合围。
这时粟裕考虑到，用三纵、六纵、八纵围歼沙土集之敌已足可完成任务，便令担任预备任务的一纵撤出阻击位置，向北转移到刘庄、皇姑庵一带，令四纵也撤出战斗，转移到龙固集地区。让他们一面监视警戒，一方面准备下一步续歼敌整编第5师之一部。
9月8日，敌人拼命从沙土集向四面八方突围，组织反扑。经一天激战，除大王庄、魏庄两点又被敌占领外，沙土集外围之敌被我军全部肃清。
沙土集是一个较大的村镇，有道很坚固的围墙和一道外壕。村外则为平坦的沙质土地，易守难攻。敌人凭借这一围墙固守待援。
9月8日下午6时，我军对沙土集之敌发起总攻。经过半个多小时的炮火准备，第三纵队首先从北面突破沙土集围墙，进入了村内，与敌展开巷战，战斗愈打愈烈。
9日凌晨2时，八纵从东南方向突入，六纵从西北角突入。三个纵队逐步缩小包围圈，敌人频频反扑，均被击退。这时，我军在更为猛烈地进攻的同时，开展了政治攻势，促敌放下武器。于是突围的敌军士兵，纷纷缴械投降。段霖茂一看大势已去，便率卫队百余人，化装逃跑，出寨不远，被我军俘虏。
敌人失去了指挥，更是兵败如山倒，一批一批地举手投降。至9日凌晨3时，攻歼整编第57师之战胜利结束。
在攻歼整编第57师的同时，郓城南面的阻击战打得十分激烈。我十纵及六纵之一部，以野战阵地阻击敌整编第5师、第84师及第68师的疯狂进攻。当整编第5师多次进攻受挫后，在蒋介石严令下，一次出动了3个团的兵力，在飞机、大炮、装甲车支援下，向我八里河、侯庙一线阵地猛攻。我军英勇拼搏，予敌以重大杀伤，以刺刀见红的精神，全歼敌军两个连，硬是打退了敌人的进攻。八里河、侯庙一线阵地始终保持在我军手中，保证了战役的胜利进行。
如此全力以赴地拼命进攻，居然无法使共军的阻击线后退半步，敌整编第5师感觉到情况极为不妙，下一个被歼者，可能要轮到自己了，于是不敢再增援沙土集了，急忙向丁里长以南撤退，并立即就地修筑与加固工事。
敌整编第5师一退，整编第84师也不敢增援了，掉头向巨野城撤逃而去。
沙土集战役，打得干净利落。敌整编第57师师部及其所辖之两个旅全部被歼，并给援敌以相当杀伤。计歼敌近万人，其中生俘敌中将师长段霖茂、少将旅长罗觉元、王理直等以下7；500余人，缴获榴弹炮、野炮、山炮20余门，轻重机关枪数百挺，尚有大批弹药和其他军用物资。我军伤亡仅3；300余人。
陈毅、粟裕向中央军委报告：“我军于虞日开始于郓城南，举行钳制5军、歼灭57师的作战。经一日两夜战斗，已全歼57师于沙土集，仅有少数向东突围，正追击中。此役经10日来与5军纠缠始吸引57师落网，同时打垮刘汝明两个旅数次增援和5军整6日的不断进攻。我军士气甚旺，迅速转移攻势，予5军以歼灭性打击。”
11日，中央军委回电：郓城沙土集歼灭57师全部之大胜利，对于整个南线战局之发展有极大意义。
战后，新华社战地记者季音采访了浑身粘满污泥、穿着士兵服装的段霖茂和他的部下少将旅长罗觉元、副旅长张毓彬等人。他在《战败将军一席谈》的报道说：
现在，我们面前这几个国民党高级将领对我说：“我们的指挥完全错误，耳聋眼瞎，情况不明，完全陷于被动。贵军好像在指挥我们一样，我们当然必败无疑！”
“共产党不但会指挥自己的部队作战”，秃头大顶、满脸短须的117旅副旅长张毓彬站起来插嘴说：“有人说，他还会指挥敌人，我看这话真不假。”
这些被俘蒋军将领与过去被俘将领的情绪显然不同。在沂蒙山区作战的时候，被俘蒋军将领并不认输，常常把失败的原因归结为偶然的失误，说：“我们吃亏是偶然的，这次是中了你们的诡计。”现在不同了，他们输得口服心服，急切盼望的是把他们送到黄河以北去吃小米。季音说：“这种俘虏情绪的显著变化，不是从一个侧面反映了战局的根本变化吗？”
沙土集战役的胜利，是华东战局第二个转折的标志，它不仅从根本上扭转了华野在鲁西南的被动局面，为恢复和建设鲁西南根据地创造了条件，为向豫皖苏进军打开了道路，而且迫使蒋介石从大别山区和山东内线战场抽调4个师驰援鲁西南，有力地配合了刘邓大军和山东内线我军的行动。
第三部分：三军逐鹿中原 转入战略进攻挺进豫皖苏（1）
沙土集战役后，中共中央在9月11日电报中指示西线兵团：“在黄河、淮河、运河、平汉之间创造巩固根据地，协助刘邓、陈谢创造鄂豫皖与鄂豫陕两大根据地，协助饶黎谭保卫山东根据地，协助苏中、苏北恢复根据地。”并指出：“你们处在上述四大根据地之中间地带，你们的胜利有重大战略意义。”
据此，西线兵团决定由第十纵队司令员宋时轮、副政治委员刘培善指挥第十纵队和晋冀鲁豫野战军第十一纵队，留在鲁西南牵制国民党军，掩护西线兵团主力南下，以第一、第三、第四、第六、第八纵队和刚由豫北南渡黄河准备转用于大别山的晋冀鲁豫野战军第十二纵队挺进豫皖苏边区，与刘邓野战军、陈谢集团共同开辟中原解放区。
豫皖苏边区，是指陇海路以南、淮河以北、运河以西、平汉路以东地区，面积约6万平方公里，人口约2；000万。全面内战爆发后，这里被国民党军侵占，共产党领导的地方武装仍在坚持斗争，建立了3个专署的政权和隶属于晋冀鲁豫军区的豫皖苏军区，已有2。5万人的武装力量，但大部分地区仍处在国民党的反动统治之下。西线兵团挺进豫皖苏的任务是不断歼灭国民党军的有生力量，缩小国民党统治区，扩建新解放区，向南与刘邓野战军、向西与陈谢集团联系，使中原的几块解放区连成一片。
9月24日24时，陈粟发布了向豫皖苏进军的命令，并于次日将有关行动向中共中央作了报告，亦向刘伯承、邓小平、徐向前、滕代远、饶漱石、黎玉等友邻部队指挥员作了通报。
9月26日晚开始，陈毅、粟裕率第三、第四、第六纵队经砀山、马牧集段南越陇海路，陈士榘率第一、第八纵队及晋冀鲁豫野战军第十二纵队经民权两侧越陇海路。
华野各纵队在陇海路以南、淮河以北地区分散行动，划定地域，以歼灭和扫荡小股国民党地方军队和反动武装为目标，长途奔袭，往返作战，机动歼敌。各纵队展开后，迅速占领了十几座县城，开辟了大片新区。
毛泽东获悉华野主力南下，非常高兴，9月30日指示陈粟：“你们分两路前进方针很好。至少一个月内专打分散薄弱之敌，发动群众，了解情况，然后看情形再集中相当兵力，打有把握有准备的较大规模的仗。……你们与士榘所部暂时分开建立根据地，将来看情形，各留一个纵队在当地发展根据地，集中3个纵队打较大规模的仗，如此方可迫使敌人分得很散，造成好打之条件。”
华野西线兵团经过月余的作战，到1947年11月初歼灭国民党地方武装一万多人，攻克杞县、亳县、水城、鄢陵、蒙城等24座县城，重要集镇数十处。建起25个民主县政府，在沙河以南、淮河以北地区建立了3个军分区。豫皖苏解放区东西千余里，南北百余里，成为我军实行战略进攻的主要战场之一。
至此，整个中原战局得到了扭转，陈粟大军的外线出击架势已全部拉开，并与刘邓大军和陈谢大军的行动相呼应，形成了三路大军经略中原的战略格局。人民解放军已在全国范围内转入战略进攻，国民党军由“重点进攻”转为“全面防御”。
这时，蒋介石集中6个整编师组成机动兵团，依托陇海、津浦铁路，机动转用兵力，与陈粟大军主力纠缠；同时又在陇海、津浦沿线设防，企图隔断人民解放军南北东西联系，阻止人民解放军在中原地区立足生根。
陈毅、粟裕决定采取新的作战部署，除用一部兵力继续执行开辟和扩建解放区的任务外，集中6个纵队的主力部队展开陇海路和津浦路破击战，以削弱敌人的机动能力，打通南北东西交通，为在豫皖苏广大地区回旋作战创造条件。他们将6个纵队和豫皖苏独立旅分别组成3个兵团，加上铁路两侧解放区15万民工，从10月中旬到11月中旬，展开了声势浩大的破击战。
这次陇海、津浦两路破击战，歼敌1。1万余人，破坏陇海铁路200多公里，切断了敌人的交通命脉，威胁敌人的战略重地徐州。与此同时，担任开辟新区任务的部队辗转作战，歼敌1万余人，攻克县城24座以及广大乡村集镇，并且广泛发动群众，实行土地改革，建立人民政权，使豫皖苏解放区由3个分区迅速扩大为6个分区。
11月8日，陈毅离开华野指挥机关，先到华野后方基地检查工作，再到晋冀鲁豫中央局商谈后勤供应问题，后来又奉命到西柏坡中央工作委员会和陕北中共中央汇报工作。
刘邓、陈粟、陈谢三支大军的进攻确实打乱了国民党军的中原防御，蒋介石急忙召见国防部长白崇禧。
蒋介石对白崇禧说：“健生，你在九江设立国防部前进指挥所，在国防部管辖之下，统管河南、安徽、江苏、湖北、江西五省军政大权，指挥对刘伯承作战。”
白崇禧没有推辞，也没有反驳，但提出一个条件：“中原兵将由我指挥、调动。否则另请高明。”
蒋介石痛快地回答：“好！中原兵将由你指挥、调动。”
第三部分：三军逐鹿中原 转入战略进攻挺进豫皖苏（2）
白崇禧有自己的打算，既然让他出来解决大别山问题，他也想借机掌握兵权，把蒋介石的嫡系部队抓到自己手里。
白崇禧在九江设立前进指挥所，并下令调集33个旅的兵力，向大别山区的刘邓大军实行全面围攻；同时用11个旅对付陈粟大军，用22个旅守备陇海、平汉两线要点。
豫皖苏前线，华东野战军司令部。
粟裕副司令员得知蒋介石责令白崇禧指挥对大别山作战，白崇禧调33个旅对大别山进攻的情报；正在与陈士榘研究下一步作战方案。
陈士榘两眼盯着地图，讽刺地说：“蒋介石在割肉补疮。”
“割肉是要痛的，补疮也不舒服。疮是补不好的。”粟裕胸有成竹，指着地图说：“国民党之所以能够源源不断地调集大兵围攻大别山，就在于其有铁路线作为快速输送手段，如果破坏了主要铁路干线，也就削弱了敌人得以机动转用兵力的能力，从而达到破坏国民党军‘围剿’大别山或实施其他进攻的目的。我们应迅速调整所属各部部署，将兵力集中于国民党控制的陇海和平汉两大铁路干线附近地区。”
于是，粟裕于12月8日电告中央军委：“现为直接配合大别山作战起见，决即转向平汉线许（昌）郑（州）段，或攻开封，以调动南线之敌。”
毛泽