劉伯承與鄧小平根據中共中央軍委和毛澤東的指示，計劃把晉冀魯豫野戰軍的作戰重點放到豫東方向的隴海路徐州、開封段，脅迫圍追中原軍區部隊的國民黨軍回援，以配合蘇皖地區的山東、華中野戰軍作戰。這個計劃得到了中共中央軍委、毛澤東的批准。

7、8月間，劉伯承、鄧小平率領晉冀魯豫野戰軍第三、六、七縱隊由邯鄲、磁縣地區進到魯西南菏澤和豫北濮陽一帶，準備發動隴海戰役。為保障側後安全，令第二縱隊在安陽地區進行牽制、掩護。晉冀魯豫軍區副司令員滕代遠、王宏坤，副政治委員薄一波留在邯鄲，指揮各軍區武裝。按照中共中央軍委的統一部署，陳賡、謝富治率第四縱隊及太嶽軍區武裝，堅持在晉南作戰，執行北線作戰任務。

8月4日，劉伯承下達了隴海戰役基本命令。命令正確估計了敵情，指出國民黨軍為了圍追中原軍區部隊和進攻蘇皖和晉南，其隴海沿線的主力已幾乎抽調一空，徐州、開封間及兩側地區只有整編第五十五、六十八師及若干地方團隊防守，有利於晉冀魯豫野戰軍集中主力，發動攻勢作戰。確定的作戰目標是，第一階段襲取徐州、開封線上一切守備薄弱的城鎮據點，徹底破壞與控制鐵路，同時控制足夠兵力，準備打援。得手後進入戰役第二階段，以一部兵力扼守鐵路要點，而以主力向南再向西北卷擊，解放隴海路以南廣大地區。作戰部署，以第七縱隊、冀魯豫軍區獨立旅等為左路軍，以黃口、碭山為攻擊重點；以第三、六縱隊及冀魯豫軍區一部為右路軍，以蘭封、民權為攻擊重點；以地方武裝和人民武裝監視主力開進途中的長垣、考城、虞城等國民黨軍的前鋒據點，並特別要求主力乘敵不備，秘密、突然發動攻擊，以取得初戰成功。命令規定戰役於8月10日發起。

從8月5日起，左右兩路大軍分別由菏澤、濮陽地區向攻擊地域開進。

為了達成“秘密、突然”，出敵不意的效果，攻擊部隊夜行曉宿，避開公路、村落，在荒野間靜肅行進，大膽撇開或以小的兵力監視敵前沿據點城鎮，毅然透過，向目的地挺進，行程200餘里。在考城至虞城西北的敵警戒線上，密佈據點和封鎖溝牆，攻擊部隊只對考城等主要據點進行佯攻和監視，對其他大多資料點未作理睬，一下子就悄然到達攻擊出發地。

8月10日夜，隴海戰役突然發起。左右兩路大軍按照預定的計劃向徐汴段敵人猛攻。右路軍第六縱隊第十六、十七旅，在炮火掩護下，攻擊蘭封車站和縣城，經數小時激烈巷戰，全殲守敵，繳獲軍運列車1列和坦克11輛。

由第六縱隊指揮的第三縱隊第八旅，攻克三義寨、羅王車站。第三縱隊主力對民權等據點發起攻擊。左路軍第七縱隊，當夜攻克碭山等據點。廣大群眾在部隊帶領下，對鐵路展開破擊。經過10、11日兩天的戰鬥，又先後攻克李莊集、楊集、劉堤圈、柳河集、李壩、野雞崗等車站，殲敵5000餘人，控制並破毀鐵路300餘里。初戰告捷，為爾後機動作戰開闢了戰場，創造了條件。

13日，敵整編第五十五師和整編第六十八師各一部分別由商丘、開封出動，東西對進進行增援。蔣介石被迫從豫西、陝南等圍追中原軍區部隊的兵力中抽調整編第三、四十一、四十七等3個師向開封急進。為了進一步調動敵人，創造運動中殲敵的條件，中共中央軍委指示晉冀魯豫野戰軍在第一步計劃實現後，迅速佔領豫東諸城，迫使援敵主力3個師向新黃河佈防。

8月14日，劉伯承下達了隴海戰役第二階段作戰基本命令。根據中共中央軍委的指示，命令各縱隊南下奪取杞縣、太原、淮陽等10個縣城，創造直迫淮河北岸的戰場，相機殲滅分散的敵人。各縱隊奮勇進擊，至15日，第六縱隊等攻克杞縣、通許，虞城守敵經爭取後起義，第三縱隊包圍並發動了對敵整編第五十五師第一八一旅的攻擊。17日，西路援敵3個師中先頭兩個旅到達陽武、封丘地區，迫近第六縱隊一部據守的蘭封城。東路敵徐州綏靖公署的部隊也開始向西增援。劉伯承釋出的第二階段作戰命令被敵截獲，作戰企圖暴露。

不利的訊息傳到野戰軍指揮部，劉伯承審時度勢，迅速改變了部署，就近將第七縱隊加入圍殲第一八一旅的戰鬥，調第二縱隊到東明地區集結，掩護主力側背的安全。至21日，終將第一八一旅及第二十九旅1個團殲滅。這時南北兩路的援敵大量增加，並且越來越逼近隴海戰常劉伯承決定結束戰鬥。22日，晉冀魯豫野戰軍主力向隴海路北轉移，隴海戰役結束。劉伯承令第七縱隊一部繼續留在隴海路以南活動。他始終記著中