别山的需要，把手中的重型武器都丢了。出大别山之后，打的大仗还不多，蒋介石这个运输大队长送过来的重炮也还没有能够收到多少。在这种情况下，攻打宿县这样有坚固工事的古城，就主要靠派出爆破组用炸药爆破，这样打，牺牲较大，进展则较慢。陈锡联只能一方面调集自己手中的山炮、野炮和榴弹炮，一方面布置组织爆破。这时陈毅特地从华东野战军调来了8门榴弹炮，大大增强了攻城力量。
11月15日，在陈锡联的指挥下，攻城部队发起了总攻。三纵的七旅打东门、八旅打北门、九旅打西门，三纵副司令员刘昌毅负责第一线的指挥。当30门重型火炮一阵猛轰之后，攻城部队冲了上去。先是在城壕上强行架桥越壕，然后进行城下的连续爆破，突入城后与敌人进行逐街争夺。仅用了10个小时，中野就拿下了重要的战略据点“南徐州”宿县，歼敌一四八师和交警第十六总队一万余人，生擒敌津浦路护路总司令部副司令兼宿县城防司令张绩武。
在中野三纵攻下宿县的同时，中野九纵和豫皖苏军区的独立旅攻占了蚌埠以北的固镇。这样，从曹村到固镇之间近150公里的津浦路完全被我控制，徐蚌线被我完全切断，徐州之敌被完全孤立。
对于攻宿县这一战，从豫西赶到临涣集的刘伯承十分满意，他高度称赞这种“黑虎掏心”式的打法，他说：
这样一来，淮海战场上敌人的七个兵<strike>ｈｔ
tp://rike>团被分割成四坨，徐州“剿总”完全陷入战略围剿之中。徐、蚌首尾不能相顾，这对歼灭黄百韬兵团，创造了极为有利的条件。