为了督促李延年、刘汝明兵团拼死北上解围,蒋介石特派一位高级视察官去前线督战,并专门给李延年写了一封信,信中称兄道弟,极尽拉拢。
为了让李延年死命作战,蒋介石还派他的儿子、徐州装甲兵司令部参谋长蒋纬国亲率两个战车营参加战斗。蒋介石恩威并用,对李延年起了一定的刺激作用。12月3日,李延年在蒋介石、刘峙督促下,对曹老集地区的解放军阵地展开全线猛攻。国民党军在战车部队的配合下,火力十分凶猛,战斗一开始,野战军的所有防御工事都被国民党军炮火摧毁,指战员就在裸露的大地上进行着顽强的阻击。
激战至5日黄昏,解放军退至刘店子、界沟、张店子一线,继续阻击。
12月4日、5日,中央军委连发电报对阻击蚌埠之敌表示关注,要求组织多层防御,不可大意,彻底消除蚌埠之敌的威胁。
12月5日,中原野战军第二纵队赶到,迅速在九湾集、新马桥、陆集、任家湖一线构筑阵地。
12月6日,李延年兵团的3个军继续猛攻,华北野战军第六纵队以白天顽强坚守、夜间坚决反击的战术,抗击了3天,于8日晚退至陈集、烧油坊、小李家一线,继续阻击。
在蚌西北地区,英勇的野战军战士先后打退了国民党军上百次进攻,直至12月9日,国民党军在付出上万人的代价后,才突破了解放军的第一道防线。