这时，北线国民党军队已经占领淮北睢宁，正准备向两淮进犯。李默庵认为，华中野战军主力集中在如皋东南，如要增援邵伯，从北面绕过他的封锁圈，需要不少时间。利用这段时间，他就可以攻下邵伯，沿运河北进，配合北线国民党军进逼两淮。他的如意算盘打得很精：既救了东头，又拣了西头，东西呼应，一举两得。
粟裕却比李默庵棋高一着，来了个攻黄(桥)、救邵(伯)、打援，"一举三得"。他命令已在当地的第十纵队和第二军分区部队共5个团坚守邵伯，阻止敌军北进，第一师、第六师、第五旅和特务团则按原定计划向敌人封锁圈中心挺进，进攻黄桥、泰州，用"围魏救赵"的战法来调动敌人。
在战役前夕，粟裕视察了第十纵队的阵地，对那里的情况了如指掌。防御部队总共只有6个团的兵力，第八十二团、第八十四团是才上升的地方武装，火器配备尚待加强，只有第八十七团、第八十九团和第二军分区的第四团，战斗力较强。除担任正面防御的部队，只有3个团的机动兵力。他对第十纵队指挥员明确提出保卫邵伯的作战方针：进攻邵伯的敌人是黄伯韬的整编第二十五师，下辖第四十旅和第一○八旅。你们应当采取各团轮番守备的方式，依靠阵地，作短促的反突击以击退敌人，坚守邵伯……
果如粟裕所料，黄伯韬率整编第二十五师气势汹汹赶来，立即兵分三路进攻邵伯，以战斗力较强的第四十旅由乔墅迂回邵伯，在飞机、火炮配合下，向邵伯、乔墅、丁沟三地猛烈进攻。黄伯韬则亲临前线，直接指挥炮兵轰击。华中野战军第十纵队和第二军分区两个团，按照预定作战方针，适应水网地带正面狭窄的地形特点，采取各团轮番守备的战法，顽强防守，英勇反击，坚持4天4夜。一直打到8月26日黄昏，阵地岿然不动，毙伤黄伯韬进攻之部2000多人。黄伯韬恼羞成怒。然而，当他得知迂回的第九十九旅在如黄路上已被消灭，他的侧后受到严重威胁，再打下去凶多吉少时，当即下令撤回扬州。邵伯保卫战至此胜利结束。
