在陈粟搭档中，陈毅以超人的战略眼光和深思熟虑的策略，专注于筹划大歼灭战。1946年底，陈毅准确地预测到蒋介石会利用伪「国大」举行军事行动，于是他准备迎战，并且预料到结果会如他所料。
陈毅和粟裕两位华野领导人深入研究敌军动态，准确判断出蒋介石的四路进攻计划中，由宿迁发动的这一路对我军的威胁最大，且敌军左、右两纵队兵力分布不均。
他们制定了作战计划，决心首先攻击敌军左路纵队的预3旅和41旅，然后攻击敌军右路纵队的60旅，同时阻击由宿迁进攻沭阳的整编第11师。
该战役预计在7至10天内结束。
这是一场精彩的战役，其核心思想是通过解放军主力打击敌方的薄弱侧翼，迫使敌方撤退并趁其混乱之际割裂其左路予以歼灭，然后调转方向攻击其右路，从而在兵力优势不大的情况下（1.9比1），以更多的兵力在连续战斗中各个击破敌方。
12月15日，中央军委表示，他们对陈、粟的部署表示赞赏。陈、粟立即下令一纵、8师、7师及九纵的一部分，分别对晓店子至嶂山镇一线发起猛烈进攻。
当夜9时，8师开始向敌人线形布势的腰部制高点——峰山发起猛攻。守敌凭借山顶工事顽强抵抗，8师攻击经夜，3次突击均告失利。
眼看天将拂晓，在这关键时刻，23团营教导员张明下了最后的决心，亲自组织带领突击队第4次冲击，最终占领了对全局至关重要的战场制高点峰山，使敌方阵脚大乱。
在战斗中，一纵自8师右侧向井儿头敌整编第11师发起攻击。其先头第3旅两个团一度攻到11师师部驻地曹家集以西，击溃一个工兵营和骑兵营大部，并抵达曹家集土围，距离师部仅二三百米的地方，使师部一时陷入混乱，无法增援69师。
16日天亮后，敌人发现左纵队处境不利，于是拼死攻夺懈山，激战一天。下午5时，陈毅接到战报，「敌猛攻竟日不逞，并被歼一部。」
当晚，陈毅命令一纵主力分两路勇猛东插，将宿沭公路上的11师、晓店子地区的预3旅、罗庄地区的60旅割断为三部分。
11师拼力向预3旅靠拢救援，后者也想冲出包围，但被击退。17日晚，8师对晓店子守敌发起了猛烈冲击，发挥了其攻坚特长，迅速突入并激战至深夜12时，终于将预3旅全数歼灭。
同时，一纵、7师也各歼60旅一部，敌旅长率2000人第二天从李圩突围，也终未逃脱覆没的命运，被7师、一纵全歼。
陈毅和粟裕在指挥所旁，紧张地关注着占据人和圩的敌军69师师部。虽然在18日拂晓发起的第一次总攻未能取得胜利，但陈毅和粟裕决心不顾一切代价，在今晚12点前解决敌人。
经过一番部署，他们在10点半再次发起总攻，迅速突入，整编69师师长戴之奇率领残部在东北角进行顽抗，直到凌晨4点，才被消灭。
19日上午，敌军41旅旅部和一个团从苗庄突围，再次被歼灭。持续了4昼夜的宿北战役取得了胜利，敌军69师三个半旅和工兵第5团等部共2.1万余人全部被歼灭。
这一胜利对大局有利，中央军委在18日和20日两次电贺，并嘉奖了所有有功的将士。陈赓与粟裕在此战中是什么关系？
