當黃維兵團還未被包圍時，李、劉兩兵團就奉蔣介石之命再度北上，想與從西邊開來的黃維兵團一道支援徐州，接應北線部隊，實現其“南北對進，三軍會師，打通徐蚌”的目的。但是，這個目的根本就是不可能實現的夢想，李、劉兩兵團還沒有什麼進展之時，黃維就已陷入包圍，北線的南下部隊也受阻而無法前進。
在這種情況下，為了解救被包圍的黃維兵團，李、劉兩個兵團還是得北上，其目的仍然是與從北邊的徐州南撤的杜聿明集團共同由南北兩路援救黃維。
由於李、劉兩兵團距黃維兵團最近，在近期又未有過大的戰鬥，沒受到殲滅性的打擊，在蔣介石的心目中還是建製完整、戰鬥力較強的部隊，所以蔣介石對這兩個兵團寄予了較大的期望。為此，他特地給他的黃埔弟子李延年和當時西北軍系統最後的一名領兵統帥劉汝明各寫了一封大同小異的親筆信：
吉甫（按：李延年字吉甫）弟：
徐海會戰是國家存亡的大戰。前期作戰，我方雖殲匪數万，但整個戰略形勢對我還是不利。現“共匪”劉伯承、鄧小平部集中主力圍攻黃維兵團於雙堆集。從昨天，杜聿明已率邱、李、孫三個兵團撤離徐州向西南轉進，由北向南打劉、鄧部側背，屆時匪方必分兵阻擊我南進兵團。弟部是有生力量，在12月3日應集中力量北進，摧毀匪方封鎖線，以救出黃維兵團。戰機不可失，務望本諸勝則舉杯同慶，敗則出兵死力的名訓，激勵將士，以挽戰局。中正手啟。
在多年來蔣介石給他的部下的書信中，這封信的語氣與心情都算是相當低沉的。因為在蔣介石面前，這時的局勢實在是太令他沮喪了。
為了加強南線的攻勢，蔣介石又派出他的二公子、時任裝甲兵司令部參謀長的蔣緯國率領戰車第二團前往參戰。在參戰的同時，還有一個誰也看得出來的目的，就是讓蔣緯國到前線督陣。當然，從德國留學回來的蔣緯國也想在戰場上打出點模樣來在他父親面前露一手。他在前線時曾對人說過，他離開南京前向蔣介石辭行時，蔣介石對他說過這樣的話：“徐淮之戰就和晉朝的淝水之戰一樣，謝安以八萬之眾可破秦苻堅百萬雄師，自古以來，以少擊眾乃是常事，問題在於將帥。”很明顯，年輕氣盛的蔣緯國，頗想在淝水兩岸再創一個淝水之戰的奇蹟，使國人面前出現一個再世謝安。
這一次作戰由於有蔣緯國督陣，蚌埠的三個頭目劉峙、李延年、劉汝明當然都不敢怠慢。
劉峙立刻召開軍事會議進行部署，李延年表示一定要奮勇當先，唯獨劉汝明一反常態，十分謙遜地表示請李延年派部隊擔任蔣緯國戰車團的步兵掩護，這其中的原因有二。
一是劉和李之間既不同派系，又相互瞧不起。李延年和劉汝明當時的職務都是徐州“剿總”的副司令，但因為李延年多兼了一個蚌埠指揮所主任，所以就可以在戰場上給劉汝明下達作戰命令，使得劉汝明心中極為不服。這時，就以謙讓為由，把李延年推上第一線，想看李延年笑話。道理很簡單，這種陪太子衝鋒的事，勝了是太子的英明和戰功，敗了是隨從的無能和責任，實在不好玩。
二是劉汝明的兩個軍在解放戰爭開始以後，多次作戰，傷亡不小，並未得到多少補充。而劉汝明為了保全番號，一直未敢把部隊的損失情況認真上報，他現在的兩個軍雖然有6個師，但是真正人數實際上只夠4個師。這種內幕，他是不能夠讓蔣緯國得以知其詳的。
向北的進攻是從12月3日開始的。第二天清晨，戰車二團的100多輛坦克駛過淮河大橋，後面跟著李延年兵團和劉汝明兵團共8個師的兵力，向我華野陣地發起了猖狂進攻。在向前進攻時，戰車二團又兵分兩路，一路和五十四軍一起進攻新橋，一路和九十九軍一起進攻曹老集。
在進攻的軍隊後面，還有特地前來進行溜鬚拍馬宣傳的國防部政工局局長鄧文儀親率的記者團。
擔任蔣緯國的戰車團和8個師敵人阻擊任務的，是王必成的華野六縱。在王必成面前，確實是一場惡仗。
王必成這時的擔子很重，而且不可能指望粟裕能給他派來多少援兵，因為這時華野的主力已經投入了包圍杜聿明集團的戰鬥，而中野則正全力以赴地在消滅黃維兵團。所以，他必須以自己的縱隊築起一道血肉長城，將敵人攔阻在我軍所形成的對黃維的包圍圈之外，絕不能讓敵人靠近黃維兵團。為此，他和六縱政委江渭清在地圖上畫了一條條弧線，命令各個師、團，必須守住的地方哪怕全部打光也不能退後一步，可以後退的限度一天只許在一公里之內。就這樣，在淝河和澮河之間、津浦路西側的大約35公里的戰線上，王必成指揮六縱和敵人展開了殊死的拼殺。
對於華野的指戰員們來說，與敵人無論怎樣打都不怕，可就是對敵人的坦克感到難以對付。我軍當時沒有任何反坦克武器，最好的武器就是炸藥包、集束手榴彈和很少的爆破筒。蔣緯國的坦克一開出來就是好幾十輛的坦克群，我們用步兵武器一次只能消滅它幾輛，陣地就被它沖開了。敵人的五十四軍攻下了新橋，九十九軍攻下了曹老集，都是全憑坦克的功勞。
有一次，在西姚莊阻擊戰中，六縱的一位連長看見敵人的坦克在穿過火堆時，被它自己排出的廢氣點燃了，才知道坦克排出的廢氣是易燃物。便動腦子，將田野中處處可尋的高粱、玉米秸稈打成捆，放在敵人前進的道路上，只待敵人的坦克一來，就把秸稈點燃，條條火龍立即把敵人的坦克纏住，敵坦克或者是被點燃，或者是害怕點燃而立即往回逃。
有一次，粟裕親到六縱的陣地上視察，親眼看到六縱的戰士們在泥濘不堪的道路上用秸稈加炸藥的辦法，一邊燒一邊炸，將敵人的40輛坦克報銷了10輛，其餘的只好逃了回去。就這樣，蔣緯國的戰車營威力被抑制住了，敵人的瘋狂勁也被遏制住了。
從12月4日到9日，六縱打退敵人上百次的進攻，只讓敵人突破了我軍的第一道防線，到達了火星廟一線。在這緊急關頭，淮海前線總前委將張國華司令員指揮的豫皖蘇軍區的5個團、豫西軍區張顯陽指揮的兩個團，和華野渤海縱隊的十一師調了過來，加入了六縱的阻擊隊伍，我軍的阻擊力量就更強了。敵人一直到14日才進到包家集，這以後，在我軍部署的第二條防線面前再也難前進一步，而已經前進的路程還不到距黃維兵團最近點的一半。兩天之後，黃維兵團就已被全殲，援救之事，當然就失去了意義。打了這樣久的結果，單是李延年兵團就傷亡達1.5萬多人。這樣，蔣緯國想再打一個淝水之戰當謝安的夢做不成了，李延年和劉汝明的第三次北上計劃又破產了。
實事求是的說，蔣緯國所帶的一百多輛坦克被我軍毀掉的是少數，是還可以再打幾天的，可是他卻得到了南京的電令，要他把戰車團全部帶回南京，他只好把剩下的坦克全部開了回去。為什麼？命令上是說另有差遣。其實是一個令人難以相信的原因，原來是戰場上的軍官們不歡迎這種威力巨大的坦克車，紛紛走各種門路向南京反映：本部所在地區系湖沼水網地區，坦克群無從發揮其威力，請調往其他更能發揮威力的地方去。當然，這是表面文章。真正的原因是這些部隊從來就沒有進行過坦克與步兵協同作戰的訓練，以五十四軍軍長闕漢騫為首的軍官們認為蔣家二公子和戰車團難以侍候，蔣緯國祇知道心痛他的坦克，不僅不會掩護跟隨坦克的步兵，還要步兵為了保護坦克而做出無謂的犧牲。這樣，步兵跟在坦克後面衝鋒的犧牲往往比沒有坦克時還要大。
蔣緯國在撤退之前，說了這樣的話：“我們是盡人力以聽天命。這樣的大戰，關係國家存亡，絕非少數人犧牲可以挽回戰局的。”應當說，他這幾句話說得還是有道理的。