双堆集战役，是整个淮海战役的第二阶段，发生于民国三十七年（1948年）11月23日至12月15日，前后23天。

1948年深秋，国民党军黄百韬兵团在碾庄地区陷入困境，迫使蒋介石动用其嫡系精锐部队——黄维所率的第12机械化兵团前去解围。解放军中野、华野并肩作战，经过23天的战斗，在当时淮北市宿怀县双堆集地区歼灭了这支装备精良的国军主力兵团。双堆集战役是淮海战役中最惨烈的一战，我军牺牲3万余人，但歼敌12万余人，缴获大量美式装备，是淮海战役至为关键的一战。

1948年11月22日，中国人民解放军歼灭黄百韬兵团（参见碾庄圩战役）后，中国共产党中央革命军事委员会、中共淮海战役总前委根据战场形势，几经磋商确定第二个歼击目标应是由蒙城向宿县（存在时间1912年-1992年，今安徽省宿州市），孤军冒进的黄维兵团。决定以中原野战军七个纵队和华东野战军两个纵队，围歼黄维兵团于浍河南北地区；以华东野战军主力分别阻击徐州、蚌埠可能出援的国民党军，确保围歼黄维兵团之作战。

1948年11月23日，中野各部全线出击。黄维为协同蚌埠李延年兵团和徐州邱清泉、孙元良两兵团南北对进，打通徐蚌路（徐州至蚌埠）交通, 以第10军在左，第14军在右，第18军居中，第85军跟进，向浍河南岸的南坪集攻击。中原野战军第4纵队进行了顽强阻击，为诱敌深入，当晚放弃南坪集阵地。

1948年11月24日上午，黄维兵团强渡浍河，前出至东坪集、任家集、七里桥、朱口地区，进入中原野战军预设的袋形阵地内。黄维发觉处境不利，即令各部于下午向南收缩，准备沿浍河南岸向胡沟集、固镇方向前进，先同李延年兵团会合，然后沿津浦路（天津至浦口）北进。当日黄昏，中原野战军全线出击。第3、第1、第2、第6纵队分别从孙疃集、五沟集、白沙集、曹市集，由西向东突击；第11纵队从蕲县集由东向西突击，第4、第9纵队从伍家湖、邵瓦房由北向南突击。

1948年11月25日晨，将黄维兵团包围在宿县西南以双堆集（安徽省淮北市濉溪县双堆集镇）为中心、纵横约7.5公里的地区内。

1948年11月26日，蒋介石令黄维乘解放军包围不严，东南方向兵力薄弱之机，全力突围。

1948年11月27日，黄维依令以第18军第11、第118师，第10军第18师，第85军第110师，在坦克、飞机支援下向中原野战军第6纵队和陕南军区第12旅阵地轮番攻击，均被击退。在突围中，第110师师长廖运周（中共秘密党员）率部起义。此后，黄维又遵照蒋介石固守待援的指令，以第18军守平谷堆、尖谷堆作纵深防御，以第85军守腰周围、李庄地区，向西防御，以第14军守张围子、杨四麻地区，向东防御；以第10军守马围子至杨庄、李庄间向北向南防御。兵团部设双堆集以北小马庄。针对黄维兵团依托村庄、地堡群固守，中原野战军采取“以地堡对地堡”，“以战壕对战壕”的攻坚战法，进行了工程量浩大的近迫作业，紧缩包围圈，逐村攻击，攻占一村巩固一村。

1948年12月2日，黄维兵团被压缩在以双堆集为中心的纵横5公里的狭窄地区内。这期间，为保障中野围歼黄维兵团作战，华野组成两大阻击兵团：一路北阻由徐州南犯的邱清泉、孙元良兵团；一路力挡由蚌埠北援的李延年、刘汝明兵团。广大指战员勇猛奋战，粉碎了敌人援救黄维兵团的企图。

1948年12月5日，刘伯承、陈毅、邓小平下达了《对黄维作战总攻击命令》，要求各部不惜最大牺牲保证完成任务。根据黄维兵团的防御态势，决定组成3个攻击集团：以中野第四、九、十一纵队及豫皖苏独立旅、华野特纵炮兵一部等组成东集团，由陈赓、谢富治指挥，向双堆集以东地区进攻；以华野第十三纵队，中野第一、三纵队组成西集团，由陈锡联指挥，向双堆集以西地区进攻；以中野第六纵队、华野第七纵队和陕南十二旅组成南集团，由王近山、杜义德指挥，向双堆集以南地区进攻。攻击的重点置于东集团，瓦解敌军的防御体系，暴露黄维兵团部所在的核心阵地。东集团得手后，再置重点于南面，由南向北实施主要突击，最后歼灭敌人。

1948年12月6日16时30分，中原野战军全线发起攻击。由第4、第9、第11纵队附华东野战军特纵炮兵主力及豫皖苏军区独立旅编成的东集团，由第1、第3纵队和华东野战军第13纵队及炮兵一部编成的西集团，由第6纵队和华东野战军第7纵队、陕南军区第12旅编成的南集团，同时对当面之黄维兵团各军发起突击，战斗空前激烈。

1948年12月12日，刘伯承、陈毅发布了《促黄维立即投降书》。黄维仍负隅顽抗，拒绝投降，并施放毒气，继续进行垂死挣扎。经过连续激烈的战斗，

1948年12月13日，将黄维兵团压缩在东西不过1.5公里的狭长地域。为迅速解决战斗，中共淮海前线总前委再次调整部署，确定以华野第三、十三及特纵一部加强南集团，由华野参谋长陈士榘统一指挥，向双堆集及其周围地区攻击。

1948年12月15日午夜，黄维兵团被全歼，生俘兵团司令黄维、副司令吴绍周等。

双堆集战役，歼灭敌人1个兵团部、4个军、12个师、1个快速纵队，共12万余人。其中俘虏中将兵团司令官黄维以下官兵4.6万余人，毙伤4.6万余人，起义5500余人，投诚3300人，缴获各种火炮870门、坦克15辆、汽车300余辆等。这是中国人民解放军以伤亡3万余人的代价赢得的辉煌战果。

黄维兵团被歼，使被围的杜聿明集团陷入绝境，为第三阶段全歼该敌，夺取淮海战役全面胜利创造了极为有利的条件。淮海战役结束的第12天，即1949年1月21日，蒋介石不得不以“因故不能视事”名义，宣告“引退”，国民党反动统治集团从此陷入土崩瓦解。