晋冀鲁豫野战军刘邓大军率第三、六、七纵队集结主力于山东定陶以西地区，阻击东路国民党军。４６年9月2日，敌整编第3师在我六纵队节节阻击下伤亡1500余人，进占秦砦、桃园地区。整编第47师进占黄水口、吕砦地区。此时，刘峙将整编第3、47师会攻定陶计划改为3师进攻菏泽，47师进攻定陶，其余各路敌军分别被阻于东明西南、曹县以南和单县、成武以东地区。乘徐州、郑州两路敌军钳形攻势尚未合拢，整编3师已经疲惫，且与第47师间隔加大之机，于3日晨放手诱第3师冒进，将战场西移至大杨湖地区。23时，我两集团突然对整编第3师发起攻击，重点指向较弱的第20旅，以一部兵力佯攻和牵制其师部及第3旅。4日，整编第3师在飞机、坦克配合下顽强抵抗，我主力歼其3个营，致整编第3师长赵锡田陷入重围，紧急求援。刘峙令其他各师驰援。4～5日，整编第47师企图由南向第3师靠拢，被我三纵队阻于桃园地区；其余各师亦向3师增援。5日，我野战军向第3师发起全线猛攻，战至6日晨，全歼其第20旅，重创第3旅，进逼其师部。中午，敌3师师部与3旅残部向南突围，我野战军伏于秦砦附近地区将其全歼，俘赵锡田。

 

    整编第3师被歼后，国民党各路援军即向考城、兰封方向撤退。晋冀鲁豫野战军抓住有利战机，于7日对整编第47师从侧后展开猛烈卷击，经1天激战，全歼其2个旅。随后追击整编第41、55、68师，8日上午又歼其约1个团。至此，郑州方向国民党军进攻被挫败，徐州出犯国民党军仍被阻于成武地区。

 

   定陶战役以歼灭国民党军4个旅17200人，俘敌12200人，毙伤5000人而告终，我军也付出伤亡3500余人代价，其中有10000人有名无名烈士葬于鲁西南大地。