当黄维兵团还未被包围时，李、刘两兵团就奉蒋介石之命再度北上，想与从西边开来的黄维兵团一道支援徐州，接应北线部队，实现其“南北对进，三军会师，打通徐蚌”的目的。但是，这个目的根本就是不可能实现的梦想，李、刘两兵团还没有什么进展之时，黄维就已陷入包围，北线的南下部队也受阻而无法前进。
在这种情况下，为了解救被包围的黄维兵团，李、刘两个兵团还是得北上，其目的仍然是与从北边的徐州南撤的杜聿明集团共同由南北两路援救黄维。
由于李、刘两兵团距黄维兵团最近，在近期又未有过大的战斗，没受到歼灭性的打击，在蒋介石的心目中还是建制完整、战斗力较强的部队，所以蒋介石对这两个兵团寄予了较大的期望。为此，他特地给他的黄埔弟子李延年和当时西北军系统最后的一名领兵统帅刘汝明各写了一封大同小异的亲笔信：
吉甫（按：李延年字吉甫）弟：
徐海会战是国家存亡的大战。前期作战，我方虽歼匪数万，但整个战略形势对我还是不利。现“共匪”刘伯承、邓小平部集中主力围攻黄维兵团于双堆集。从昨天，杜聿明已率邱、李、孙三个兵团撤离徐州向西南转进，由北向南打刘、邓部侧背，届时匪方必分兵阻击我南进兵团。弟部是有生力量，在12月3日应集中力量北进，摧毁匪方封锁线，以救出黄维兵团。战机不可失，务望本诸胜则举杯同庆，败则出兵死力的名训，激励将士，以挽战局。中正手启。
在多年来蒋介石给他的部下的书信中，这封信的语气与心情都算是相当低沉的。因为在蒋介石面前，这时的局势实在是太令他沮丧了。
为了加强南线的攻势，蒋介石又派出他的二公子、时任装甲兵司令部参谋长的蒋纬国率领战车第二团前往参战。在参战的同时，还有一个谁也看得出来的目的，就是让蒋纬国到前线督阵。当然，从德国留学回来的蒋纬国也想在战场上打出点模样来在他父亲面前露一手。他在前线时曾对人说过，他离开南京前向蒋介石辞行时，蒋介石对他说过这样的话：“徐淮之战就和晋朝的淝水之战一样，谢安以八万之众可破秦苻坚百万雄师，自古以来，以少击众乃是常事，问题在于将帅。”很明显，年轻气盛的蒋纬国，颇想在淝水两岸再创一个淝水之战的奇迹，使国人面前出现一个再世谢安。
这一次作战由于有蒋纬国督阵，蚌埠的三个头目刘峙、李延年、刘汝明当然都不敢怠慢。
刘峙立刻召开军事会议进行部署，李延年表示一定要奋勇当先，唯独刘汝明一反常态，十分谦逊地表示请李延年派部队担任蒋纬国战车团的步兵掩护，这其中的原因有二。
一是刘和李之间既不同派系，又相互瞧不起。李延年和刘汝明当时的职务都是徐州“剿总”的副司令，但因为李延年多兼了一个蚌埠指挥所主任，所以就可以在战场上给刘汝明下达作战命令，使得刘汝明心中极为不服。这时，就以谦让为由，把李延年推上第一线，想看李延年笑话。道理很简单，这种陪太子冲锋的事，胜了是太子的英明和战功，败了是随从的无能和责任，实在不好玩。
二是刘汝明的两个军在解放战争开始以后，多次作战，伤亡不小，并未得到多少补充。而刘汝明为了保全番号，一直未敢把部队的损失情况认真上报，他现在的两个军虽然有6个师，但是真正人数实际上只够4个师。这种内幕，他是不能够让蒋纬国得以知其详的。
向北的进攻是从12月3日开始的。第二天清晨，战车二团的100多辆坦克驶过淮河大桥，后面跟着李延年兵团和刘汝明兵团共8个师的兵力，向我华野阵地发起了猖狂进攻。在向前进攻时，战车二团又兵分两路，一路和五十四军一起进攻新桥，一路和九十九军一起进攻曹老集。
在进攻的军队后面，还有特地前来进行溜须拍马宣传的国防部政工局局长邓文仪亲率的记者团。
担任蒋纬国的战车团和8个师敌人阻击任务的，是王必成的华野六纵。在王必成面前，确实是一场恶仗。
王必成这时的担子很重，而且不可能指望粟裕能给他派来多少援兵，因为这时华野的主力已经投入了包围杜聿明集团的战斗，而中野则正全力以赴地在消灭黄维兵团。所以，他必须以自己的纵队筑起一道血肉长城，将敌人拦阻在我军所形成的对黄维的包围圈之外，绝不能让敌人靠近黄维兵团。为此，他和六纵政委江渭清在地图上画了一条条弧线，命令各个师、团，必须守住的地方哪怕全部打光也不能退后一步，可以后退的限度一天只许在一公里之内。就这样，在淝河和浍河之间、津浦路西侧的大约35公里的战线上，王必成指挥六纵和敌人展开了殊死的拼杀。
对于华野的指战员们来说，与敌人无论怎样打都不怕，可就是对敌人的坦克感到难以对付。我军当时没有任何反坦克武器，最好的武器就是炸药包、集束手榴弹和很少的爆破筒。蒋纬国的坦克一开出来就是好几十辆的坦克群，我们用步兵武器一次只能消灭它几辆，阵地就被它冲开了。敌人的五十四军攻下了新桥，九十九军攻下了曹老集，都是全凭坦克的功劳。
有一次，在西姚庄阻击战中，六纵的一位连长看见敌人的坦克在穿过火堆时，被它自己排出的废气点燃了，才知道坦克排出的废气是易燃物。便动脑子，将田野中处处可寻的高粱、玉米秸秆打成捆，放在敌人前进的道路上，只待敌人的坦克一来，就把秸秆点燃，条条火龙立即把敌人的坦克缠住，敌坦克或者是被点燃，或者是害怕点燃而立即往回逃。
有一次，粟裕亲到六纵的阵地上视察，亲眼看到六纵的战士们在泥泞不堪的道路上用秸秆加炸药的办法，一边烧一边炸，将敌人的40辆坦克报销了10辆，其余的只好逃了回去。就这样，蒋纬国的战车营威力被抑制住了，敌人的疯狂劲也被遏制住了。
从12月4日到9日，六纵打退敌人上百次的进攻，只让敌人突破了我军的第一道防线，到达了火星庙一线。在这紧急关头，淮海前线总前委将张国华司令员指挥的豫皖苏军区的5个团、豫西军区张显阳指挥的两个团，和华野渤海纵队的十一师调了过来，加入了六纵的阻击队伍，我军的阻击力量就更强了。敌人一直到14日才进到包家集，这以后，在我军部署的第二条防线面前再也难前进一步，而已经前进的路程还不到距黄维兵团最近点的一半。两天之后，黄维兵团就已被全歼，援救之事，当然就失去了意义。打了这样久的结果，单是李延年兵团就伤亡达1.5万多人。这样，蒋纬国想再打一个淝水之战当谢安的梦做不成了，李延年和刘汝明的第三次北上计划又破产了。
实事求是的说，蒋纬国所带的一百多辆坦克被我军毁掉的是少数，是还可以再打几天的，可是他却得到了南京的电令，要他把战车团全部带回南京，他只好把剩下的坦克全部开了回去。为什么？命令上是说另有差遣。其实是一个令人难以相信的原因，原来是战场上的军官们不欢迎这种威力巨大的坦克车，纷纷走各种门路向南京反映：本部所在地区系湖沼水网地区，坦克群无从发挥其威力，请调往其他更能发挥威力的地方去。当然，这是表面文章。真正的原因是这些部队从来就没有进行过坦克与步兵协同作战的训练，以五十四军军长阙汉骞为首的军官们认为蒋家二公子和战车团难以侍候，蒋纬国只知道心痛他的坦克，不仅不会掩护跟随坦克的步兵，还要步兵为了保护坦克而做出无谓的牺牲。这样，步兵跟在坦克后面冲锋的牺牲往往比没有坦克时还要大。
蒋纬国在撤退之前，说了这样的话：“我们是尽人力以听天命。这样的大战，关系国家存亡，绝非少数人牺牲可以挽回战局的。”应当说，他这几句话说得还是有道理的。