1945年9月上旬，豫皖蘇邊區各據點的日軍先後撤離，幾個孤點的偽軍等待“國軍”整編，拒不向新四軍投降。新四軍第四師十一旅首長決定把武力受降的第一個點定在永城。
永城為豫東古城，城牆築於明代，既高大又堅固。敵人在城內構築若干小據點，自成防禦體系，互為犄角。城牆周圍築有不少碉堡，城內街道巷口築有許多明暗地堡，構成分層、交叉的火力網。
經過敵人連續7年加修，永城已成為中心據點與外圍據點結合，一般陣地與核心陣地結合的堅固的日偽據點。
守城敵人為偽永城保安總隊竇殿臣、杜春台部1700餘人，兵力不算很多，但其裝備好，火力強。
綜觀全局，敵人守備的重點是東、西兩城門。除津浦、隴海沿線縣城外，永城實為淮北蘇皖邊區最為堅固難攻的縣城。但新四軍十一旅多年來熟知永城守敵對人民殘害之深，對根據地危害之大，雖知攻城任務艱鉅，仍紛紛求戰，爭取主攻。
新四軍四師參謀長兼十一旅旅長張震、政委賴毅，組織有關人員經過周密偵察，反覆研究，制定了完備的作戰部署。
8月25日深夜，各參戰單位分別抵達各自戰鬥位置，將永城包圍。
26日4時，三十一團一營對東關之敵進行攻擊，交戰四十餘分鐘，殲敵一部，餘敵竄入東關北側大寺據點內。
27日凌晨，三十二團三營對敵西圩子發起攻擊，第九連突擊排在小圩子西南角用木板架橋一次成功，全排迅速突入圩內。九連其餘兩個排和第八連也緊隨突擊排衝進圩內。
新四軍兩個連與守敵激戰一小時，守敵大部被殲，殘敵被迫投降，奏響了永城攻堅戰的序曲。
27日6時，三十一團、三十二團分別進入東、西門攻城位置，進行攻堅突破的各項具體準備。
27日14時30分，在十一旅首長的統一號令下，三十一團、三十二團從東、西門同時突擊；位於南、北門的三十三團和永城縣總隊，也積極佯攻。從東門南側攻城的三十一團二營五連，冒着敵人猛烈的火力，強越護城河，架梯登城，因梯短反覆攀登未成，奉命撤回原地。
三十二團二營六連和四連，分別從西門石橋和河水中猛衝到城牆下，四連一個排登上西門樓，後續部隊前進受阻，該排在西城門樓及其南側城牆上激戰一陣，難以穩住陣腳，遂奉命在火力掩護下撤回。
東、西門攻城受挫，旅、團首長總結經驗，改進戰術，領導部隊進一步做好準備，號召大家再接再厲，堅決突破。
29日3時，十一旅首長集中火力，掩護三十一團一、二營分別從東門北、南兩側同時突擊。一營陳漢運營長、樊國榮政教，二營趙振山營長、顧廷獻政教指揮各自的突擊連在大雨傍沱中，冒着敵人密集火力強渡護城河，將雲梯靠上城牆，與敵展開激烈的登城與反登城的搏鬥。
敵人兇猛頑抗，勇士們前仆後繼，頑強地攀登。一時間，城牆上、城樓中，槍聲密集，殺聲震天。
在三十一團與東門守敵激戰一陣後，旅首長預料的情況出現了：敵人見新四軍馬上要突破東門，而西門暫無激烈的戰鬥，遂採用挖肉補瘡的辦法，從西門抽調部分兵力急援東門。
其實，新四軍繼續擔任突破西門任務的三十二團二營，在營長宋延年、政教呂武備的指揮下，早將第五連隱蔽在西城牆下邊待機突擊。他們接到旅、團首長的命令立即指揮全營展開登城戰鬥；三十二團第三營也從西門北側同時登城。各以較小的傷亡一舉突破，佔領了西門及其南北兩側城牆。繳獲高射機槍一挺，有效地壓制了敵人的火力，掩護部隊衝入城內，並打開西門，迎接後續部隊入城。
西門既被新四軍突破，東門守敵開始動搖，三十一團一、二營乘勢猛攻，一陣衝殺，敵東門陣地迅速土崩瓦解。
這時，三十三團二營，為配合三十一、三十二團東、西城門的戰鬥，也變佯攻為強攻，以第四連從南城門東、西兩側突破敵人的防禦。
新四軍三個團五個營在城內分片殲敵，縱深戰鬥十分激烈。
三十二團在城西部連續粉碎敵人兩次較大反撲，沿中心大街兩側向東發展；三十一團尾隨從東城門樓及其兩側潰逃之敵由東向西猛烈衝殺；三十三團二營沿南城牆內側向西發展，大部直插中心大街，與三十一、三十二團會合。
城內各點守敵在新四軍猛烈的攻擊下紛紛竄入城內核心陣地，妄圖憑險頑抗。新四軍各團密切配合，迅速殲滅該敵。少數從東北角突圍的敵人，一部淹死護城河中，一部被新四軍警戒部隊消滅。
永城城內全部為我方控制。東關外大寺據點守敵，被三十一團三營團團圍住，已成甕中之鱉。
東方正在發亮，十一旅首長命令各團再接再厲，繼續殲敵，在嚴密搜索城內殘敵、打掃戰場的同時，嚴格遵守入城紀律。
三十一團三營營長範迪波、政教項丹指揮全營對大寺守敵展開軍政攻勢，敵人不敢戀戰，於29日16時繳械投降。歷時四晝夜的永城攻堅戰勝利結束。
此戰，斃傷敵200餘人，生俘偽縣長丁石平、偽副總隊長杜春台以下1500餘人，獲輕重機槍60挺、高射機槍1挺、迫擊炮3門、步槍與駁殼槍及手槍1200餘支、電台1部、戰馬數十匹、各類軍用物資甚多。
淪陷七年多的永城回到人民手中，豫皖蘇邊區中心地區再無敵人據點。敵軍盤踞此城7年，新四軍僅用4晝夜就攻破，使得這次戰鬥意義重大、名垂軍史。