纵的任务是由西南方向发起攻击，首先攻歼彭庄、前黄滩之敌，尔后向碾庄圩实施突击。6纵左邻为13纵，右邻为9纵。
彭庄守敌为100军军部，军直属炮兵营、工兵营、特务营，63师师部及3个步兵团，东距黄百韬兵团部所在地碾庄圩3公里。该庄由4个居点组成，还有一些大大小小的水塘。村内和村周围地堡密布，附防御设施多，形成犬牙交错，纵横贯通，以野战地堡群为骨干的野战阵地，敌人企图据以固守顽抗。6纵在总结前几天作战经验教训的基础上，针对100军防御特点，采取三面攻击，一面截击和阻击的部署，力求全歼该敌，不使漏网。
14日19时50分，我6纵开始炮火准备，经10分钟火力急袭，彭庄东北角敌炮兵被我军炮火压制，突破口工事大部被摧毁。至20时，按预定部署，18师由西南及西北，16师由东及东南，同时发起攻击。17师在彭庄、黄滩之间，一面截击可能向黄滩突围之敌，阻击可能从黄滩来援之敌，一面向黄滩进行近迫作业。
战斗发起后，我攻击部队与敌逐堡、逐屋反复争夺，一直战斗到22时许，进展缓慢，与敌形成胶着状态。为加速歼灭该敌，6纵迅速调整和加强攻击力量，除16、18师外，另调17师一部投入战斗。在战术上，采取攻其首脑，乱其部署的战法，于15日凌晨2时再次发起攻击，并以2个团直插彭庄中央，宛如两把锋利的尖刀，刺进了敌人的心脏，割裂了敌人的防御体系，震撼了彭庄守敌的全局，使整个形势发生了有利于我而不利于敌的急剧的变化。
我6纵各部队趁敌动摇之际，猛打猛冲，一鼓作气，将敌人分割成数个小块，继而以火力、爆破和突击相结合，将敌各个击破。与此同时，还对敌开展了广泛的政治攻势。战斗至9时，除敌军长周志道率小部敌人向黄滩方向逃窜外，其余全部被歼，其少将副军长杨诗云和少将参谋长崔广森，也作了我军的俘虏。
我6纵在歼灭彭庄之敌后，按上级的命令，立即转向对彭庄以东前后黄滩之敌的攻击。几天来，黄百韬兵团经我军连续猛烈的打击，损兵折将，只剩下25军、44军和64军，且已残缺不全。包围圈也越来越小。踞守前后黄滩及其附近之敌，为44军军部，150师、162师两个师部，3个步兵团以及从彭庄逃窜来的残敌。前后黄滩东距碾庄圩1 5公里，工事比较坚固。
这次战斗，野司给6纵配属了6辆坦克，以加强突击力量。王近山、江渭清的意图是首先攻占前黄滩，相机攻占阎窠子(今阎朝)，尔后，配合友邻部队攻占后黄滩，最后协同兄弟纵队会攻碾庄圩。
对前黄滩之敌，我6纵先以一部兵力，于翌日18时发起攻击，至17日凌晨3时，突破了前沿。由于对该地敌情、地形侦察不够周密，判断不够准确，对步兵与坦克的协同作战没有经验，步坦脱节；同时遭到敌三面火力夹击，攻击受阻6纵及时调整了攻击部署，17师、16师和18师，分别从南面、西面、北面实施突击，以一部兵力置于黄滩、碾庄圩之间，截击逃敌和阻击碾庄圩投敌。
针对前一天攻击前黄滩受阻的教训，为进一步弄清敌情17日黄昏，我军以2辆坦克为先导，在17师师长梁金华带领下，化装成国民党军，进行抵近侦察。我军的坦克，大摇大摆地开到敌人阵地前沿，主动发话：“我们是第2兵团来与黄司令联络的，你们是哪一部分，兵团部驻在哪里？”
敌人士兵喜出望外，纷纷爬出堑壕，欢迎“援军”。但敌人的军官十分狡猾，不准士兵多话。于是我侦察人员借此良机，较细致地观察了敌指挥所、工事的具体配置，进一步掌握了敌人的部署情况，在返回时，还向敌人打了几炮，以示军威。
17日24时，我军开始炮火准备，所有大小火炮，一起开火。顿时敌人阵地上硝烟弥漫，尘土飞扬，守敌陷入一片火海之中。30分钟后，敌工事大部被摧毁，我步兵利用炮火准备的成果，迅速发起冲击，首先从西北角一举突破，继之南面和西面的部队亦相继突破，并以2个团由西向东，插进敌核心阵地，在坦克引导下，猛烈攻击敌指挥所，敌指挥瘫痪。
经4小时激战，前后黄滩守敌全部被歼，敌44军中将军长王泽浚被我军生俘，其150师在我军政治攻势和军事威逼下，师长赵壁光率部投诚。至此，黄百韬伸向徐州方向的一只臂膀被我军砍掉，由西通向碾庄圩的障碍已全部扫清，碾庄圩已直接暴露在我军攻击之下。