徐州戰場上國民黨軍隊的真正統帥杜聿明是在11月11日才到達徐州的，用他自己的話說，是“以赴刑場之心情上戰場”。這時候，黃百韜兵團已經被圍，何基灃和張克俠已經起義，他認為徐州戰局大勢已去，已經在被動挨打。但是，在當時他又隻能為蔣介石“效忠到底”。所以當他在離開南京時，顧祝同曾經征求他的意見：“你們兩人（指徐州‘剿總’司令劉峙和他這位副總司令）都在徐州指揮，有些不大方便。
叫劉經扶到蚌埠去指揮，好嗎？”杜聿明說：“指揮大兵團作戰，情報補給是一項極其複雜的事務，總部一離徐州，我的機構不健全，勢必形成癱瘓，影響作戰。請總長放心，我同劉老師不會發生摩擦的。”但是，杜聿明又說：“請總長允許我一個要求，就是解黃百韜之圍的戰略戰術、兵力部署，我不一定照今天會議（按：指當天蔣介石主持召開的軍事會議，會上通過了由國防部第三廳廳長郭汝瑰提出的以不向南撤、固守徐州、全力解黃百韜之圍為中心的軍事計劃）決定的去做。”顧祝同當即表示同意，說“可以，可以，你怎麼決定，就怎麼辦好了”。很明顯，顧祝同很清楚杜聿明是看不起劉峙的，而顧祝同（當然也代表蔣介石）是把徐州戰局的指揮大權交給了杜聿明的。因為顧祝同很清楚，在徐州戰場上真正能起指揮作用的統帥隻能是副總司令杜聿明，而不是總司令劉峙。正是因為這種原因，蔣介石在杜聿明原有的徐州“剿總”
副總司令的頭銜（這個職務自1948年6月任命以來一直就未正式宣布免職，包括杜聿明去東北擔任東北“剿總”副總司令兼冀遼熱邊區司令官大約一個月的這段時期）之外又給他加上了一個兼職，叫徐州“剿總”
前進指揮部主任。也就是說，杜聿明現在在徐州的正式職務應當叫徐州“剿總”副總司令兼前進指揮部主任，雖然杜聿明一直也未能專門有過什麼前進指揮部。劉峙對這一安排也非常高興，因為他早就想由杜聿明來替他指揮，為他承擔一切責任。而既有了前進指揮部這個名義，劉峙任何時候都有理由把他的總部後撤到後方安全地區，而讓杜聿明一直在前方以前進指揮部的名義指揮作戰。
杜聿明是在11月10日乘坐蔣介石為他準備的專機離開南京前往徐州的，這架飛機曾經多次飛過從南京到徐州這條航線，可是今天卻在空中迷失了方向，找不到徐州了。飛機一直飛到了黃河邊上，才發覺飛過了頭，又回頭來找徐州。駕駛員不得不事先發出警告：“再過一小時找不到的話，飛機就沒油了。”幸好找到了徐州，不過，當飛機安全降落在徐州機場時，已是第二天淩晨了。這事對杜聿明內心影響很大，心中想是不是“天要滅蔣”？
在杜聿明來到徐州之前，劉峙對戰局的判斷認為解放軍的目的是要攻取徐州，特別當11月8日何基灃和張克俠在賈汪起義之後，他更認為從山東南下的華東野戰軍是攻打徐州的。所以，他在11月9日所下達的作戰命令都是為了保衛徐州。他命令黃百韜兵團到徐州東南的潘塘、徐山村、六鋪圩一帶集結，命令李彌兵團向徐州東北的大湖、荊山鋪、茅村一帶集結，命令邱清泉兵團在徐州西北黃口地區集結，命令孫元良兵團從蒙城趕往徐州以南的宿縣、符離地區集結。總之，是要從四麵八方守衛徐州。很明顯，這是一個完全未能對我華東野戰軍作戰意圖作出正確估計的錯誤部署，既脫離實際情況，又十分被動。正是劉峙所犯的這個錯誤，把李彌兵團向西調，使李彌兵團和黃百韜兵團之間出現了空隙，我華野山東兵團才得以飛速插入其間，隔斷了李彌和黃百韜，完成了對黃百韜的包圍。
在對徐州戰場上雙方的情況有了具體的了解之後，杜聿明對戰局有了基本的判斷，認為解放軍目前的作戰目的並不是要進攻徐州，而是要集中主力先消滅黃百韜兵團，同時以一部分兵力來打援。徐州以北的解放軍人數不多，而且可能並非主力，是用來起牽製作用的。基於以上認識，可以抽出較多原來用於防守徐州的力量去解救黃百韜。應當認為，杜聿明的判斷大致不誤，要比劉峙高明得多。但也有失誤之處，這就是他以為我軍主力全在包圍黃百韜，而是以次要力量來打援。其實我軍包圍黃百韜的兵力是5個縱隊，不到華野16個縱隊的一半。而我軍用於打援的兵力則要比包圍黃百韜的兵力多得多，更何況還有中原野戰軍的力量。杜聿明低估了我打援兵力的失誤，對今後國民黨軍隊的節節失利是有明顯影響的。