當我軍向黃維發出了《促黃維立即投降書》之後，黃維和胡璉心中很明白，我軍發起最後總攻擊的時間就要到了，他們徹底滅亡的時刻就要來臨了。再加之他們所控製的地方越來越小，連接收空投補給都難以繼續了。在這種情況下，黃維決定執行蔣介石所同意的在必要時可以拚死突圍的計劃。不過蔣介石原來所答應的在突圍時要給他們若幹幫助的承諾，卻無法兌現。
12月15日，黃維和胡璉召開了還在的軍、師長會議，宣布了立即突圍的命令。其具體要求是：“四麵開弓，全線出擊，覓縫鑽隙，衝出重圍。”行動時間定在當天黃昏。至於突向何方，黃維和胡璉心中無底，根本就不可能給下屬說清楚，隻是告誡大家不要去安徽合肥，因為那裏現在駐的是李品仙的部隊，而李品仙是屬於桂係的，桂係和土木係矛盾本來就深，說不定逃到那裏就會被桂係繳械。按理說，突圍出去的最近安全地帶是蚌埠，但解放軍肯定會估計到這一點，會在通往蚌埠的方向設置重兵，所以通往蚌埠的南方和東南方最好別去硬碰。這樣就隻有東、北、西這三個方向可能突得出去。而西邊和北邊是解放軍的後方，除了直接參與圍攻的部隊之外，第二線部隊可能不多，隻要能突破包圍圈，安全係數會更大一些。
按照上述分析，黃維和胡璉對突圍的具體部署是：第十軍還有三個師的殘餘力量，七十五師和一一四師向東突圍，如果能突出包圍圈，就再折向南方，向蚌埠逃跑；第十八師則向東北方向突圍，如果能突出包圍圈，也是向南逃往蚌埠。十八軍現在隻有兩個師（其中的四十九師在南坪集打敗後就已逃往蚌埠，未在包圍圈之內），由其主力十一師保護黃維和胡璉向西邊突圍，將坦克集中在這裏打頭陣，黃維、胡璉，還有兵團副總司令兼八十五軍軍長吳紹周（八十五軍已經不存在，他現在已經是光杆司令）三人各乘一輛坦克向外衝（當到了突圍時間時，吳紹周已完全絕望，故而沒有乘坐分給他的那輛坦克，而是在兵團司令部附近坐以待俘）。一一八師則由軍長楊伯濤率領殘餘部隊向西北方向突圍。十八軍如果能突出包圍圈，則先去蒙城方向，再往蚌埠。所有十二兵團各部，隻要能突得出去，如果實在不能去蚌埠，就去安徽的鳳台，把鳳台作為十二兵團的最後集中地。
黃維和胡璉的上述突圍方案當然得向蔣介石報告。蔣介石得知後，認為這樣的突圍方案過於冒險，在晚上又無法得到空軍支持，成功的可能太小。蔣介石立即派空軍副司令王叔銘乘飛機去雙堆集同黃維聯絡，製止這種冒險。但是，黃維和胡璉不可能接受蔣介石對他們的這種“關懷”。道理很簡單：在解放軍的重重包圍之下，部隊的戰鬥力已經很差，隻有在夜晚還有一點渾水摸魚、僥幸出逃的可能。如果在白天，肯定逃不出去。據黃維說，他一生領兵作戰都是從不違反上級命令的，他也從不允許他的下級違反他的命令。這一次，是他平生第一次，當然也是最後一次違反軍令。
雖然作了盡可能細致的部署，但是，黃維和胡璉心中很明白，此次行動是凶多吉少，所以他們各自都在口袋裏裝上了一大包安眠藥，做好了在必要時自殺的準備。他們還相互承諾，誰出去了誰就負責照顧對方的家屬。為了在逃命時能多一線成功的希望，他們兩人並未按照在會議上所宣布的全兵團行動時間行動，而是把行動時間提前到下午4時，想在全軍突圍之前趁解放軍還未發覺時就先行一步。下午4時，黃維和胡璉竟然連吳紹周都沒有管，就命令十八軍的十一師開始向西突破。不過，由於在20多天時間中作戰的損失，這時能夠為他們開路打衝鋒的坦克隻有6輛了。
為了逃命，黃維和胡璉命令把所有不能攜帶的重武器一律破壞，或炸炮膛，或毀炮閂。通信用的各種電台大多砸爛。至於那躺在風雪中不能行動的一萬多傷員，當然更是完全放棄不顧了。
由於黃維和胡璉提前行動，整個黃維兵團的突圍行動亂成了一鍋粥。當我軍發現了敵人的突圍企圖後，立即報告了總前委。總前委立即下令，要全體包圍黃維兵團的部隊盡快將準備進攻的行動轉為堅決死守，粉碎敵人突圍的陰謀。
保護黃維和胡璉突圍的坦克剛衝出陣地，就被我軍利用縱橫交錯的塹壕將為首的一輛逼進了小河之中。其餘的坦克隻好掉轉方向，但是不久又有一輛陷入了戰壕。在這種情況下，坦克的主要功能就成了不是向外逃跑，而是四處尋找可以走的道路。天一黑，就更無法找到既無戰壕又無河流的道路。就這樣一直在夜色中打轉，到天明也未能走出包圍圈，還有兩輛坦克被我軍用成捆的手榴彈將其炸癱。不過天明之後，蔣介石派來了20多架飛機，飛機的轟炸給黃維和胡璉的坦克創造了一些方便，趁我軍戰士躲避轟炸的機會，這兩輛坦克終於衝出了包圍圈，可是後邊一個步兵也沒有了。黃維和胡璉下坦克做了一番研究，覺得就是這孤零零的兩輛坦克，還得一邊找路一邊前進，危險太大。為了能有一個跑出去，還是分成兩個方向跑為好，一個完了，也還能有一個活著。於是，兩輛坦克在一個岔道口分了手，一個向南，一個向西南奪路而逃。胡璉乘坐的坦克走了不多久，就在路上碰到一隊民兵。這些民兵根本未想到大路上會有國民黨軍隊的坦克，還以為是自己軍隊的坦克，紛紛給坦克讓道，讓坦克順利地開了過去。以後又碰上了我軍的部隊，曾用步槍手榴彈打過，隻因沒有反坦克的武器，隻好讓它跑掉了。到中午時，坦克沒油了，胡璉下了坦克，在兩個坦克兵的陪同下，終於逃出了包圍圈。但是，胡璉在從坦克炮塔中伸出身子指揮坦克在田野中找路時，挨了我軍的手榴彈，後來醫生從他的背上取出了32塊彈片，不過總算保住了一條命。