1948年 6月28日，華野三個縱隊和中野一個縱隊迂迴穿插，國民黨區壽年兵團團團圍住後，一舉切成兩段。次日晚，戰鬥打響，一舉殲滅敵整75師的第6、21旅。
儘管如此，粟裕還是低估了區壽年。
區壽年為國民黨陸軍中將，非黃埔出身，但曾任蔡廷鍇第19路軍的師長。接受蔣介石的改編後，赴德留學，八一三上海抗戰時赴滬參戰，獲勝利忠勤勳章。他為人老道世故，謹懼多疑紮營，他的部隊紮營安寨，佈局合理，防範嚴密，不合要求不準開飯、就寢。因此他的兵營陣地難以攻破。
這時，援軍邱清泉兵團距離他只有40公里，其它各路援軍相距也不甚遠。這就再求慄裕必須速戰速決，否則便有前功盡棄，還有被反包圍的危險。
6月30日，粟裕重新調整部署，下令3、8縱隊全力阻擊、邱清泉兵團，一面指揮第1、4、6縱隊和中野1111縱隊再次對着區壽年兵團發起猛烈攻擊。
激戰進行到7月1日，西線邱兵團在節節阻擊下進至距區兵團約10公里處；東線黃百韜兵團也抵進至被圍的第72師以東10公里處。
戰場態勢一下子嚴峻起來。
但是，華野還是堅持改變原定的戰役決心，一部繼續猛攻，一部堅決阻擊。
黃百韜兵團眼看就要與區壽年會師，可就是攻不過去。西線邱清泉兵團每前進一步都要付出極大的犧牲，他把坦克調上來開道，但是晝夜攻擊，也只前進了五公里。
蔣介石着急地等着前線全殲華野的戰報，坐卧不寧，結果飛到睢杞上空，斥責邱清泉：“你到底想幹什麼？一定要等到區兵團被打掉，才能越過阻擊線嗎?”
邱清泉無法把眼前的情況向蔣介石説清楚，只好下令官兵不顧一切地放膽衝過去，不料突然前面冒出一大片，槍炮齊鳴，四面受敵。
區壽年兵團被死死困在龍王店，如甕中之鱉。第75師師長沈澄年再也忍不住了，第三次向區壽年建議：“我們不能再坐以待斃，現在不組織突圍，就要全軍覆沒。”
區壽年不是不想突圍，擔心的是突不出去，反入了慄裕的口袋陣，説：“不忙。西線、東線的援兵就到了。要沉住氣，越是這時候越忌諱盲動。”
攻打龍王店的解放軍部隊寸寸前進，晝夜不停，輪番進攻。
7月2日凌晨3時，龍王店終於拿下來了，區壽年的兵團團部、第75師部、第16旅的一個團全部被殲，老謀深算的區壽年機關算盡，乖乖地當了俘虜。同時被活捉的還有第75師師長沈澄年。
粟裕不肯罷休，又把“鐵爪”伸向黃百韜。蔣介石盛怒，給邱清泉空投手令：
雨庵弟：
龍王店已今晨拂曉失守，區壽年、沈澄年二同志若非陣亡，即已被俘。瞻念前途，深堪浩嘆！弟為中原之主力，與友軍相處，不解圍，不互救，殊堪痛恨！茲限於兩日內東向馳援黃百韜，達成任務，則可將功免罪矣。
中正諭
邱清泉惶惶然，忍了委屈，立即召開高級將領會議，問道：
“當面之敵兵力雄厚，鹿砦堅固。我們正面攻擊，力不從心，友軍之圍又危在旦夕，如何才好呢?”
眾將領啞然無聲。
邱清泉拳頭砸向桌面：“我要冒一次險!從杞縣北上洲裏，經樸園、華西營折而向東，攻擊敵人側背。全軍成敗、存亡，在此一舉。”
當晚，邱清泉下令第5軍第200師的第600團殿後，掩護部隊正面撤退，親率主力向北轉進。部隊所過之處，沙土飛揚，瀰漫天空，不料一下就暴露了企圖，剛到華西營一線，就遭到解放軍襲擊。救援終於完全泡湯。
戰後，邱清泉因“指揮不當、作戰不力”，“坐視”區兵團被殲，受到蔣介石的“申誡”。他一氣之下，“解甲歸田”，請假返回了故鄉。
蔣介石決不能再失去黃百韜兵團，大批的援軍又調向睢杞。
豫東戰役已達預期目的，粟裕不與敵糾纏，於7月6日命令所有的參戰部隊撤出戰鬥，收兵北移。中野的鉗制任務也完成了，為了保粟裕安全收兵，夜襲敵吳紹周兵團，激戰一天後向平漢路轉移。
至此，豫東戰役結束。華野在開封殲敵3．8萬後，在睢札戰役中又殲敵5萬。豫東戰役的勝利，一舉改變了敵我在中原戰場的戰略態勢。從此，蔣介石在中原戰場失去了發起戰役性進攻的能力。