5日，粟裕发出围歼黄百韬兵团的部署命令，决定集中1、4、6、8纵队主力和特纵3个炮兵团攻击帝丘店的黄百韬兵团。
6日，黄百韬依仗优良兵器与火力，拼死抵抗。并苦求乘飞机在帝丘店上空巡视的杜聿明（徐州剿总副总司令），要邱清泉火速增援，并要空军加强支援。然后焚烧文件，枪杀俘虏，作最后一搏。
当日6时，粟裕急令冀鲁豫独立旅向南进至太康，伪装部队番号，准备阻击18军北援。
时至16时45分，南援敌18军进入太康境内，东援邱清泉、刘汝明兵团进至杞县，西援敌47军两个旅进至开封，形成三面围攻之势。
申时，粟裕致电军委、刘陈邓、华东局、许谭，报告敌人援兵紧张情况，指出全歼黄百韬兵团估计要到8日，“歼灭该敌，均具有信心，惟势将被迫与援敌作战，对我不利。故决定放弃歼黄计划，本晚就现势抢运伤员（伤亡近万，因无担架，堆积一线仍多）与胜利品，虞（7日）晚向北转移，争取调整组织与弹药补充待机”（《粟裕文选》第二卷第518页）24时，粟裕指挥华野各部撤出战斗，后撤中“而邱匪则乘机尾我进击，以部队将伤员抬至路北，地方担架又跑光，致先后损失伤员数百名”。（粟裕语，见《粟裕文选》第二卷521页）睢杞战役结束，歼敌约5万余人。
