根據中央軍委和華野指揮部批準的開封戰役作戰部署，陳、唐以暫歸兵團指揮的中野第9縱隊進至中牟、張莊街地區，並指揮豫皖蘇5分區71團破襲隴海路汴鄭段，阻擊可能由鄭州東援之敵。8縱從赤倉、陳留地區，以2天行程，於16日晚完成對開封以西、以南的包圍，3縱從杞縣、高陽地區，以2天行程，於16日晚完成對開封以東、以北的包圍，兵團指揮部於6月15日晚自圉鎮出發，以2天行程進至開封附近。此外，中野1、3縱和華野10縱在上蔡、西平地區阻擊敵18軍。華野北線兵團主力1、4、6、11縱隊和兩廣、特種縱隊直插曹縣、民權、蘭封地區，正麵阻擊敵5軍、75師、83師。豫皖蘇獨立旅附1分區地方武裝。負責破襲內黃、民權至商丘段隴海路，並相機襲擊蘭封。
攻打這樣的大城市，對於由陳、唐率領的我軍西線兵團來說，還是第一次，這是一次非常艱巨的城市攻堅戰。陳、唐認為，要取得戰役的勝利，必須實行四麵圍攻，多頭突擊，迫敵守備力量分散，顧此火彼，以造成我突破的有利條件，繼而在縱深發展中及時組織對敵核心工事的圍攻，盡快解決戰鬥，徹底消滅敵人。基於這個思想，陳、唐首長部署3縱隊擔任城東、城北兩麵包圍，並由宋門、曹門和北門攻城；8縱隊擔任城南、城西兩麵包圍，並由南門、西門攻城。3縱根據上級的要求又具體部署為：8師從城東北麵及城北麵實行包圍，並由此攻城；9師攻占城東南麵的宋門關，並由此攻城。
部隊受領任務後，各級指揮員立即察看地圖，訪問群眾，聯係向導，很快熟悉了地形，摸清了敵情：根據任務和敵情，各部隊又將擔負的任務作了具體分工，任務下達後，各團抓緊進行戰前動員、戰鬥編隊、組織火力、尋找登城梯子、檢查爆破器材，並對通信聯絡和執行城市政策等有關事項作了細致安排，進行反複教育，提出了具體要求，很快完成了戰前的各項準備丁作。
九、開封城，十萬大軍鏖戰急
6月17日，我軍接近開封後，陳、唐下達了發起攻擊開封外圍的命令。於是，我軍6萬對開封國民黨守軍4萬，雙方將進行一場血與火的激戰。
6月17日晨，華野8縱隊69團3營占領開封車站以後，即奮力追殲敵保2旅，剛追到鐵路旁邊，從西麵橫衝直撞地開來一輛鐵甲列車。車上的山炮、60炮、輕重機槍猛烈射擊，妄圖截斷我3營9連的追擊道路。9連連長劉兆春立即組織2挺重機槍、6挺輕機槍和集束手榴彈對這個龐然“怪物”開火，一陣猛打之下，它就像一條死蛇僵臥在鐵路上了。一個焦頭爛額的敵軍官和幾十名士兵，被迫從鐵甲列車上舉起白旗投降。鐵甲列車和車上滿載著的武器彈藥，也成了我軍旗開得勝的戰利品。
華野8縱隊67團4連首戰開封南關。17日下午4時，4連在炮火支援下，僅用20分鍾，就神速越過三道壕溝，打退敵人數次反撲，突破福音堂的外圍工事，為攻城部隊打下了立足點。
17日晚，3縱一部配合8縱，首先肅清了南關車站之敵，並搶占了宋門關，準備由東麵、北麵實施攻城。8縱首先肅清了南關車站附近的飛機場及西門外之敵，準備由南麵、西麵實施攻城。這樣，在總攻前各城關大部守敵被肅清。
18日晚11時，陳士榘、唐亮下達了總攻擊命令。各種火炮對敵軍68師355團固守的小南門進行了45分鍾的猛烈轟擊。擔任突擊隊的8縱69團3營，首先由8連在半小時內，連續爆破11次。7連1排的勇士在外號“猛虎”的連長孟憲文率領下，僅用5分鍾，就衝過百米開闊地，一舉登上小南門城樓，向全城發射出第一顆登城成功的信號彈，這時已是19日淩晨1點鍾。
和7連l排同時突入城內的還有另外4個排的兵力。這5個步兵排突入城內以後，因作為二梯隊的69團1營沒有及時跟進，後續部隊被敵人切斷，這5個排成了入城的“孤軍”。
小南門的丟失，使敵人像輸紅了眼的賭徒一樣發起瘋來，他們全力反衝鋒，以圖拔出這個楔入敵陣的釘子。我5個排從深夜激戰到天明，共擊退敵人連、營以上兵力的反擊11次，使敵人始終未能前進一步，而5個排僅剩16人沒有負傷。他們一直堅持到19日上午8時。這時，8縱4個團從英雄們固守7小時的小南門突破口，像滾滾鐵流湧進開封城，向敵人縱深陣地發動猛攻。
在8縱攻城的同時，陳、唐命令正在小東門（宋門）的3縱，利用敵人炮火集中向南門轟擊和組織反撲時，加強對宋門的攻擊，結果很快奏效。19日上午就突破了宋門。當敵人指揮部發現宋門被我軍突破時，馬上又調集炮火對宋門進行猛轟，企圖消滅我突擊部隊於城門口，阻止我前進。我軍則利用敵人炮火間隙，一下突進2個團。
6月20日拂曉，3縱8師22團攻下曹門。8師指揮所也接著移到曹門城樓，隨即指揮部隊繼續前進，迅速向縱深突擊。22團將23團接人城內後，立即向河南大學及北門城樓發展，23團向教養院發展，24團向古龍亭發展。