4日下午三时，侦察员报告：独立六旅前锋进抵黄桥以北三公里处。为了进一步判明情况，确实把握最有利的出击时机，粟裕快步跑到北门，登上土城高处观望，但见北面的大路上，有许多群众惊慌地向西南奔跑。从这个迹象来看，粟裕判定独立六旅的先头确已来到。
精明的粟裕在心里迅速地打起了算盘：独立六旅采用一路行军纵队前进，如果两人之间的距离为一米半，全部三千多人的队形将形成长达四五公里的一字长蛇阵。从黄桥到高桥的路程约七公里半，其先头部队抵达黄桥以北两公里半时，后尾必然已过了高桥，完全进入了我伏击地段，我军此时出击，正好可以将独立六旅拦腰斩断。
粟裕决定采取“黄鼠狼吃蛇”的办法，多路向其突击，将它拦腰斩成几段，然后各个包围，力求首先歼其旅指挥部。
粟裕决定后，立即打电话至严徐庄征得陈毅同意后，马上下令出击令。
叶飞率一纵分四个箭头猛插过去，将独立六旅切成数段，首先歼其旅部和后卫团，迫使其先头团回援，然后以一部从侧翼迂迴到翁旅后方，乘势将其包围。
战斗顺利地发展，敌人逐渐退缩。到了黄昏时分，粟裕不断接到战斗报告：“敌十六团团部被歼灭了，捉了四百多俘虏！”八十八团被歼灭了，轻机枪缴了几十挺！后来传来消息：“据俘虏来的独立六旅旅部副官说，中将旅长翁达自杀了！”
粟裕听到这里，不禁大声说道：“打得好！”
这时候，距战斗打响仅仅才两个小时。
外号“梅兰芳部队”的独立六旅就这样被全歼了。韩德勤中路的右翼被斩掉了，顽军主力第八十九军完全暴露和孤立了。这是韩德勤万万没有料到的，气得他暴跳如雷。
粟裕松了一口气，对陶勇讲：“估计八十九军三十三师先头部队，不久会进到这里，这里一定要守住。守不住，就没戏唱了。”
果不出所料，韩德勤为扭转不利的局面，拼命猛攻黄桥。我军在东门一带的防御工事大部被敌人猛烈的炮火摧毁，部队伤亡也非常大。5日凌晨，敌人第三十三师竟然在尘土硝烟中突进了东门。
情况异常紧张。
粟裕知道，如果黄桥失守，在我完全无预备队增援的情况下，将无法达到围歼敌李守维的目的，不仅战役任务不能完成，几个纵队也势将被敌人分割，被迫分散活动，造成打游击的局面。党中央关于发展华东抗日根据地的战略设想将付之东流。因此，必须动员部队以有我无敌的战斗精神，坚决迅速地把突入东门的敌人就地消灭或驱逐出去！必须坚决夺回东门！
恰在这时，有报告说奉命增援的老四团一个营由江南过来了，离黄桥镇还有十公里。
粟裕喜出望外，把左轮枪一挥，振臂高呼：“同志们，江南增援部队过来了！冲啊！”部队立即士气大振，战士们高喊：“坚决打退敌人，迎接江南主力！”，向敌人扑去。陶勇和纵队参谋长张震东把上衣一脱，挥动马刀，冲进了敌人中间。
敌人溃退了，东门终于又夺回来了！
当翁达旅被歼，攻入黄桥的敌人又被反击回去后，战场出现了对我极为有利的转折。新四军第二纵队经八字桥插到分界，第一纵队已由八字桥与黄桥之间南下，与守卫黄桥之第三纵队完成了对已经进入黄桥以东地区的李守维部的合围。这时，新四军已完全掌握了战场的主动权。
原来，顽军三十三师于4日下午在黄桥东门进攻受挫时，第八十九军军长李守维便命令他的预备队之大部在古溪待命，自己亲率第三四九旅经八字桥向黄桥疾进增援，刚刚到达黄桥东北之野屋基附近，得知翁达旅正被我包围于高桥及其以南地区，危在旦夕。李守维非常惊恐，既不敢救援翁旅，又不敢继续前进，遂令第三四九旅在野屋基附近构筑工事固守。
我第一纵队的四团，出击占领了野屋基前的小庄子，忽然发现桑树林里人马乱纷纷，立即冲进桑树林。在里面抓到了十几个俘虏，其中有一个是八十九军军部副官，经审问得知，八十九军军部就在野屋基，并且，李守维也在其中。四团将敌情向纵队首长迅速作了报告。粟裕得知李守维军部及其本人在野屋基后，立即命令一纵队以两个团向野屋基发起进攻。
这是一场鏖战！
八十九军火器比新四军强得多，新四军一团的轻机枪还多一点，四团却很少；而重机枪，一团只有一挺在江南缴获的歪把子，四团则没有。顽军的团、营都有重机枪，团有迫击炮连，师、军有山炮、野炮，他们布置了几层火力，因而攻击发起后，炮声隆隆震天动地，彻夜不绝，使新四军进展十分困难。但我军为了抓住李守维，彻底打垮顽军，继续向野屋基八十九军军部勇猛攻击。
与此同时，粟裕命第二纵队于当夜穿过八字桥，插至分界，截断顽军归路，然后与第一纵队两路夹击敌李守维部。
据守黄桥的三纵，在完成守备任务后，也转而向黄桥以北出击了，向顽三十三师发起了猛攻。
新四军展开全面反击，喊杀声震荡在黑夜的长空，方圆十几里内战火通红。到了下半夜，敌人终于支持不住了，主力一个个地跨了下来。
佛晓来临，晨雾弥漫，溃兵满田满野，新四军在搜索追赶。到处是：“缴枪不杀”、“放下武器跟我来”的喊声。当地群众也赶来了，有的拿着钉耙，有的拿着锄头，有的拿着扁担，三五成群地截在路口、庄头，帮新四军抓俘虏。俘虏成千上万，就是没有发现李守维。这家伙哪里去了？莫非插上翅膀飞了不成？
粟裕下令：一定要找出李守维！活要见人，死要见尸！
在八尺沟河边，一大股顽军逃到这里被滚滚的河水堵住。两边河岸很陡，中间只有一架木板桥。没命逃跑的顽军官兵顷刻把小桥拥塞住了，你推我撞，自相残踏，有的被踩死，有的被挤下河去。河面上漂浮着许多死尸。老百姓没有办法，只好用网往上拉，一网上来就是五六个。捞着捞着，忽然发现一个尸体十分肥胖，衣服上戴着将军的领章，忽然从口袋里掉出一个水晶石的私章，上面用篆体刻有李守维三个字。
“李守维被找到了！”战士们兴奋地呼喊着，奔走相告。
这就是那个要把新四军赶到长江里喝水的反共“英雄”，李守维到头来没把新四军赶下江，自己却被赶下河，喝足了水！
10月6日早晨，新四军从缴获的第三十三师电报中得悉，韩德勤派海安第一一七师之七○一团，经由分界增援黄桥。
粟裕迅速判断，顽军第七○一团尚在营溪附近，当其得知第三十三师被消灭后，必定会退回营溪和海安。于是他马上命令第二纵队，趁敌退缩前，立即向营溪追击。
果然，敌七○一团得悉第三十三师被歼后，转守营溪。我第二纵队追至营溪，将其包围，激战半天，歼其大半，残部向海安方向溃逃。
韩德勤纠集来的各保安旅团见势不妙，也争先恐后地撤退。
海安是个十字路口，控制海安能割断如皋、南通、海门、启东四县顽军与海安以北顽军主力的联系。
粟裕立即下达追击命令：不顾伤亡，不计俘虏，占领海安就是胜利！
粟裕也随部队向海安方向追击。这时的战士已三四天没有睡觉，整一天没有吃饭了，大家非常疲劳，四小时只跑了十里路。粟裕也已经六、七天没有很好地睡过觉了，骑在马上上眼皮不住地与下眼皮打架，快行至海安时，一下子从马背上摔了下来。
战士们看到粟裕如此疲倦仍坚持追去，士气大振，逢水过水，见桥夺桥，边打边追，直奔海安。海安的顽军闻风而逃，我军顺利占领海安。
至此，顽军第八十九军及独立六旅几乎全军覆没。
韩德勤见大势已去，带着仅剩千余人的残部逃往兴化，此后一蹶不振，从苏北政治舞台上消失了。
黄桥决战以新四军大捷而告终，共歼顽军主力十二个团，保安第十六旅全部，保安第三十三师第五旅各一个团，合计一万一千余人。顽军主力全军覆没。中将军长李守维、中将旅长翁达及旅长、团长数人毙命，俘师旅团各级军官十余名，下级军官六百名。缴获长短枪三千八百余支，轻重机枪一百八十九挺，迫击炮五十九门，以及大量弹药和军需物资。
黄桥战役是新四军历史上空前的胜利。消息传到延安，毛泽东连声叫好。
两个月之前，华北八路军在朱德、彭德怀的指挥下发动了百团大战。毛泽东把这两个战役作为抗日战争进入相持阶段的转折点标志。
9月，八路军总部得悉黄桥战斗打起来的消息后，便派部队南下支援。
队伍撤开几十路纵队，浩浩荡荡，渡过老黄河、盐河。齐头并进，向南奔去。
路上大河架桥，小河涉水。这里都是水网地带，河流之间是一块块毗连阡陌的稻田。部队都是北方人，不适应这种环境，都很怕水，但由于支援新四军心情急切，也顾不得这许多了。中途消息传来，黄桥战斗胜利结束，新四军大获全胜，战士们更是振奋鼓舞，进军更加神速了。自出发之日起仅仅一个星期左右的时间，就到了白驹、刘庄一带。
这时，新四军在黄桥战斗之后，也举兵北进。新四军向北，八路军往南，这两支英雄的部队，两股抗日的洪流，在白驹、刘庄会师。自此，南下的八路军也归新四军苏北指挥部统一指挥。
在方圆几百里的平原上，北起陇海铁路，南达长江，西到运河，东到黄海边，都在新四军的控制之下。广大的苏北抗日根据地终于成功地开辟了。
不久，在海安，召开了苏北第一次参政会，成立了“苏北行政委员会”
和各县的民主政府，在团结、抗日、民主的总方针指导下，通过了实施民主政治，改善人民生活等议案，并选出朱履先为议长。�