9月13日國民黨軍三個整編師（軍）沿運河向兩淮進攻。整編第七十四師占領泗陽，與華中野戰軍第九縱隊、第十三旅在泗陽、淮陰之間激戰。國民黨軍第七軍占領眾興，與山東野戰軍主力當麵對峙。
同日山野連發兩電：一給第九縱隊、華中軍區，“決由譚組織指揮所，統一指揮十三旅十八團、五旅、九縱及淮寶部隊，擔任保衛兩淮”。一給譚震林，說“我擬殲由眾興犯來安之敵，九縱、十八團應固守馬頭、楊莊一線”，“為防萬一，請準備隨時能炸破淮陰北大橋”。
9月15日譚震林、張致山野電，說反擊和堅守均難完成任務，建議主力於王營、西壩待命。
同日華中軍區於17時、18時連發兩電給山野。17時電報告：已令十三旅、九縱堅守楊莊、馬頭，五旅將於16日7時抵達平橋以北。馬頭極端危險，請示：“軍長有何退敵對策？”18時電提出保衛兩淮作戰方案，建議山東野戰軍除以一部阻止眾興之敵東進外，主力即移淮陰，以穩定兩淮戰局。
同日山野致華中軍區、淮陰指揮所電：請考慮退守淮陰城垣。即令不幸敵突入淮陰，我軍能固守淮安，待蘇中主力趕到，局麵仍可開展。說山野已與敵接觸於來安、漁溝間，力求殲敵三個團，收複眾興、泗陽。
同日酉時，與張鼎丞、鄧子恢、譚震林聯名發出致陳毅並中共中央電，報告國民黨軍整編第七十四師已進至淮陰馬頭附近，我阻擊部隊的反擊隻能阻延敵軍前進，而不能殲滅該敵，兩淮仍有危險。認為“僅以山野各部解決由眾興向漁溝前進之敵，恐難解決戰鬥，且仍是一場惡戰，對今後繼續作戰不利。因此，建議在一、六師未到前，山野主力即移淮陰附近，首先集中全力殲滅由朱家渡向馬頭前進之敵（該敵較七軍弱）一個旅，然後再進行第二步作戰”。
同日華中軍區後方機關編為兩個梯隊，第一梯隊準備轉移到益林地區堅持工作，第二梯隊準備向山東轉移。
9月16日中共中央軍委發出集中優勢兵力各個殲滅敵人的指示，指出：
“集中優勢兵力、各個殲滅敵人的作戰方法，不但必須應用於戰役的部署方麵，而且必須應用於戰術的部署方麵。”在戰役部署方麵，“例如我粟譚軍在如皋附近，八月十一、二十二日殲敵交通警察部隊五千，八月二十六日又殲敵一個旅，八月二十七日又殲敵一個半旅”。又指出：“集中兵力各個殲敵的原則，以殲滅敵軍有生力量為主要目標，不以保守或奪取地方為主要目標。”
同日未時，與張鼎丞、鄧子恢、譚震林聯名發出致陳毅、宋時輪並中共中央電，再次建議山東野戰軍主力南下參戰。電報說：“我們始終認為山野不宜守待七軍，而以轉移主力，首先殲滅七十四師為宜。”
同日山野致山東野戰軍第一縱隊、魯南軍區、山東軍區電，指令：“一縱即南下新安鎮”，“保證南北交通”。
同日與張鼎丞、鄧子恢聯名發出致山野電，報告華中野戰軍第五旅已經到達淮陰，第一、第六兩師主力將於20日、26日先後到達兩淮。
同日華中前指致山野電，報告敵軍已占楊莊，“鹽河老黃河大橋已被我燒毀”。
9月17日拂曉由淮安出發趕赴淮陰前線指揮所。
同日5時，華中前指連發兩電給山野，報告“此間形勢很壞”，建議山東野戰軍主力南下參戰。電報說：“如你們不以主力出擊進攻清江（即淮陰）之敵，則清江今日可能失守”。
同日9時，陳毅致粟裕、譚震林電，說：“我軍包圍桂敵於來安、漁溝間，今夜明日必經過惡戰始能解決問題。你們盡量固守幾日，否則按實情處理。後撤時，徹底破壞王營兩座大橋。”同日12時，與譚震林聯名複電：“望你們接受我建議，先打南麵之敵”。
同日陳毅致張鼎丞、粟裕、鄧子恢、譚震林電：“（一）據譚電告，敵已占楊莊、西壩，王營大橋已毀，山野南援路斷。我淮陰部隊能則守至王陶縱隊趕到時即應力守；如不可能，應於消耗敵之後即機動轉移新陣地，組織新抵抗，以待援兵，大舉反攻。（二）你們對山野行動的意見均正確，同意辦理。此次出毛病，沒有估計到敵迅速南下，原想避開桂軍，控製主力於（六塘）河北，不料蔣軍又不來，未碰到他。（三）山野九日過六塘河，寒日（14日）又轉回來，部署調整完畢，當麵敵情未能分清楚，故喪南援時機。八時［師］即可轉移，二縱轉移不及，十五日橋又破壞，與桂係接觸。總之，此次淮北作戰，由於主觀指導錯誤，遺［貽］誤全局，五內如焚，力圖挽救，當尊重兄等建議。（四）今後局勢，力求會師，改變局麵。會師突擊方向，王陶縱宜在何處集結，淮東北地區鉗製敵人之部署，部隊運動道路，橋梁架設，糧草等，我不熟悉，請商定見告辦理。”
同日13時，與譚震林連發兩電給山野，“仍懇請山野主力早日南來”，集中兵力殲進攻淮陰之敵一個旅，“否則淮陰難保”。同時報告：五旅全部今晚可到淮陰。“王營南北大橋均已架好，可二路縱隊通過。山野如南來，一部可在淮陰飛機場西北地區宿營，一部可在王營宿營。”