周志坚接令后，又率全纵撒腿就跑，经过两昼夜的急行军，于3日晨到达蒙城以东、固镇西南陈集一带。他们正准备架桥渡过涡河时，又接到粟裕电令：西逃的杜聿明3个兵团已被包围于永城陈官庄一带，你们的堵拦任务解除，停止西进。13纵便在蒙城外集结待命。
第二日，粟裕五调周志坚：13纵归中野指挥，参加围歼黄维兵团作战，由中野1纵指挥，接中野2纵原来的防区。
当夜，39师接下防地。
接防后，13纵又改为由中野3纵指挥。3纵司令员陈锡联是周志坚在红四方面军11师时的老上级。此时敌人不知13纵已接防。天刚刚亮，敌85军两个师就“披着晨星”向39师阵地发起了疯狂反扑，企图打开缺口突围。39师最擅长阻击战，85军这次遇上硬对头了。他们从一个营到一个团、两个团，对39师的116团邹围子阵地轮番突击，可打了一整天，就是“打”不动，连对方的阵地也都没靠近过，拼命“狠打”了一整天，当了一天的“蒙眼菩萨”。
第二天，85军军长吴绍周等人来到前线，举着望远镜远远一看，吃了一惊，眼前的阵地地形变了，军装变了。地形变了，是因为13纵连夜挖好了网状的交通沟，使地貌变了样。军装变了，是中野部队穿灰军装，华野穿黄军装。再一打起来，他们惊讶地说：“枪声也变了。”枪声变了，是因为13纵用的大都是美式武器。85军激战竟日，遭受重大伤亡，丢下400多具尸体和一些伤员还是溃退下去。13纵已把他们完全包围起来了。
随后，13纵发起了攻击。激战3天，先后攻占双堆集外围村落中的周庄、后周庄和阎庙子，仅隔一条沟渠——黄沟河便是双堆集的核心阵地了，大炮可以打到黄维兵团防守地域中的任何一个部位。
12月10日，粟裕六调周志坚：13纵调归南攻击集团，由华野参谋长陈士榘指挥。这次调动周志坚，就是令13纵与南集团共同担任主攻，向黄维最后据守的双堆集发起最后的总攻，彻底解决黄维。
15日黄昏，13纵与华野7纵并肩向双堆集主阵地发起攻击。锋芒所指，黄维兵团全线动摇，慌乱中分成几路向西突围。13纵对阵的，不是其他军，而是陈诚的发家部队、蒋介石的五大王牌军之首18军，战士们勇往直前，猛打猛冲。激战中，敌坦克数辆绕到37师指挥所附近，被109团击毁1辆，其余的见势不妙，立即逃窜。109团战士们呐喊着冲上去撵，3营通信班李世和跑得最快，亲手活捉了18军军长杨伯涛。敌另一部坦克冲向后周庄，遭39师迎头痛击，乱作一团，115团宣传股长苗生新一见，说：“看我的！”率机关人员上前堵住敌兵，通过喊话，迫使1000多敌兵投降。116团攻占平谷堆，迫使敌632团投降。由敌军官组成的突击大队“突击”到后周庄和小间集一带时，被38师全部俘虏。战斗至16日凌晨结束，13纵毙伤敌4100人，包括14军军长覃道善，活捉敌军1.36万人，包括敌18军军长杨伯涛。
随后，13纵前往河南永城县内休整。
1949年1月10日，杜聿明集团被全歼，淮海战役结束。
