1、第2縱隊隐蔽集結于黃橋西北的顧高莊、橫巷橋一帶，待機出擊，殲滅進犯頑軍于運動中。
10月1日，頑軍主力齊頭并進。
新四軍第1縱隊一部擔任正面鉗擊，節節抵抗，誘其深入，掩護主力集結。
3日，頑軍進抵黃橋外圍。
4日，頑軍第33師經分界向黃橋東北進攻；第117師在野屋基、何家塘之線進攻黃橋；獨立第6旅經高橋從北面進攻黃橋。
頑軍對黃橋發起進攻後，新四軍第3縱隊在正面堅決阻擊，第1、第2縱隊埋伏于高橋至黃橋間，伺機出擊。
下午，頑軍主力獨立第6旅由高橋出動，進攻黃橋。
當其先頭接近黃橋，後尾脫離高橋時，新四軍第1縱隊從頑軍獨立第6旅行軍縱隊的兩側突然發起攻擊，将其切成數段，予以分割包圍，經3小時激戰，全殲該旅，其旅長翁達自殺。
随後，第1縱隊即由八字橋與黃橋之間南下，第2縱隊經八字橋直插分界，切斷進攻黃橋之頑軍的退路，第3縱隊亦由黃橋正面出擊，至此，将頑軍第33師及第89軍軍部包圍于黃橋以北地區，接着，第1、第2縱隊對頑軍第33師進行夾擊，殲其主力于小二房，爾後，圍攻第89軍軍部和第349旅。
戰至6日晨，頑軍第89軍軍部和第349旅大部被殲，第89軍軍長李守維逃跑時，失足沒頂于八尺溝河中。
與此同時，奉命增援其第33師的頑軍預備隊2個團在營溪被新四軍第2縱隊追殲其大部。
殘部向海安退卻，第2縱隊乘勝追擊，占領海安。
當新四軍與頑軍主力在黃橋激戰時，李明揚，李長江、陳太運等部不敢輕舉妄動，保安第1、第5、第6、第9、第10旅均紛紛撤退，使韓德勤部主力的左、右翼均失去掩護。
韓德勤見大勢已去，遂率殘部向興化逃跑，黃橋戰役結束，此役，共殲滅頑軍第89軍主力和獨立第6旅等部1.1萬餘人。
黃橋戰役期間，南下的八路軍第5縱隊東渡鹽河，先後擊潰頑軍保安第2、第8旅各一部，進占阜甯、東溝、益林，直下鹽城、鳳谷村等地，于10月10日進抵東台縣的白駒鎮，與新四軍蘇北指揮部勝利會師。
至此，八路軍、新四軍協同開辟蘇北的戰略任務基本完成。