Chiến dịch Hoài Hải được chia thành 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1

Ngày 6 tháng 11 năm 1948, dã chiến quân Hoa Đông (thuộc quân giải phóng) phân binh tiến xuống phía nam. Ngày 8, tướng lĩnh quân Quốc dân đảng Hà Cơ Phong và Trương Khắc Hiệp lãnh đạo 2 vạn quân khởi nghĩa theo cách mạng. Ngày 10, quân giải phóng chia quân bao vây phòng tuyến Từ Châu của Hoàng Bá Thao. Trải qua hơn 10 ngày ác chiến quyết liệt, đến ngày 22, hơn 10 vạn quân Quốc dân đảng bị tiêu diệt. Trong tình thế bị bao vây, Hoàng Bá Thao tự sát. Dã chiến quân Trung Nguyên phối hợp tác chiến công phá phòng tuyến Từ Châu, Bạng Phụ. Ngày 16, Túc huyện được giải phóng, hoàn thành việc bao vây Từ Châu. Sau đó, quân ủy trung ương Đảng Cộng sản Trung Quốc quyết định do Lưu Bá Thừa, Trần Nghị, Đặng Tiểu Bình, Túc Dụ, Đàm Chấn Lâm tổ chức thành đảng ủy tiền phương, Đặng Tiểu Bình làm bí thư đảng ủy, thống nhất chỉ huy chiến dịch Hoài Hải.

Giai đoạn 2

Sau khi quân đoàn số 7 của quân Quốc dân đảng bị tiêu diệt. Ngày 23 tháng 11, tại Tây Nam Túc huyện dã chiến quân Trung Nguyên bao vây Song Đôi Tập. Hoàng Duy dẫn quân đoàn số 2 đến cứu viện Song Đôi Tập (quân đoàn Hoàng Duy trực thuộc sự chỉ huy của Bạch Sùng Hy). Tuy nhiên giữa Bạch Sùng Hy và Tưởng Giới Thạch lại mâu thuẫn trầm trọng về phương án tác chiến. Ngày 28 tháng 11, Tưởng Giới Thạch áp lực phải ra lệnh quyết định rút quân khỏi phòng tuyến Từ Châu. Tổng tư lệnh phòng thủ Từ Châu là Lưu Trĩ rút quân đến Bạng Phụ, phó tư lệnh Đỗ Duật Minh ở lại chỉ huy phòng thủ Từ Châu. Ngày 1 tháng 12, quân Quốc dân đảng tại tây nam Từ Châu đào thoát. Ngày 4 tháng 12,  dã chiến quân Hoa Đông truy kích quân đội Quốc Dân đảng. Ngày 6 tháng 12, quân đội của tướng Tôn Nguyên Lương bị bao vây tiêu diệt, Tôn Nguyên Lương tự thân đào thoát. Cùng ngày dã chiến quân Trung Nguyên và dã chiến quân Hoa Đông tập hợp lực lượng để phản công quân giải phóng. Trải qua ác chiến, đến ngày 15 quân giải phóng tiêu diệt hơn 12 vạn quân Quốc Dân đảng, giải phóng Từ Châu. Ngày 5 tháng 12, quân giải phóng mở chiến dịch Bình Tân phối hợp với chiến dịch Hoài Hải.

Giai đoạn 3

Từ ngày 6 tháng 1 năm 1949, dã chiến quân Hoa Đông bao vây quân đội của Đỗ Duật Minh. Qua 4 ngày ác chiến, đến ngày 10 tháng 1 quân giải phóng đã tiêu diệt toàn quân đội của Khâu Thanh Truyền, Lý Di hơn 30 vạn quân. Khâu Thanh Truyền tự sát, Lý Di đào thoát, Đỗ Duật Minh bị bắt. Quân giải phóng đã giành thắng lợi quyết định tiêu diệt toàn bộ chủ lực quân Quốc dân đảng tại Trung Nguyên.