就在淮南和苏中酣战之时，国军于7月18日向淮北发动了第一期攻势。左路28师和57师一个旅21日到达曹八集、双沟一带；右路7军击退解放军华中九纵的阻击后于23日占领灵璧；中路69师在58师一部的掩护下于25日攻占朝阳集、渔沟、双沟一线。27日，解放军山东野战军反击69师，激战两昼夜，击溃其两个旅。此时，薛岳趁解放军主力西移之机命令7军东犯，至7月30日，相继占领五河、泗县。解放军被迫东移。8月7日，解放军主力围攻泗县，由于战况不利于9日撤出战斗。　　8月19日，参谋总长陈诚在徐州与薛岳召开军事会议，商定进攻淮阴的战略计划。会后，国军兵分三路：以李延年集团为中路，主攻淮阴；北路冯治安集团进攻台儿庄、鲁南，以牵制解放军山东野战军南下的后续部队；第一绥区李默庵集团在苏中继续钳制住粟裕。　　8月底，在完成了进攻两淮的准备后，薛岳指挥李延年兵团分三路进攻运河以东。北路58师在朝阳集、渔沟与山野对峙；中路69师动作积极，27日占濉宁，29日克宿迁，摆出了一副进攻沭阳的架势；南路7军于31日攻下洋河镇后即在泗河上架桥，扬言要在泗阳与解放军决战；而担任主攻的74师则隐蔽在7军后面跟进。这个部署“明攻沭阳，实取淮阴”，但在战役实施中却让人感到，国军既可能“北攻沭阳，断敌归路”，也可能“南下泗阳，攻取淮阴”，使得对手弄不清国军的真实意图。因而，虽然在战役开始前山野就知道了国军进攻淮阴的计划，但司令员陈毅和参谋长宋时轮仍然上当，认为薛岳的主攻方向应为沭阳，从而将山野主力部署在了宿迁、沭阳、渔沟之间，在泗阳只放了一个久战疲惫的华中九纵，而淮阴更未布置一支有力部队，这给了7军和74师可乘之机。9月10日，7军突然南下突破九纵防线，于12日攻占泗阳。13日，74师越过泗阳，投入战斗。陈毅这才发觉上当，急调5旅、皮旅、淮南军分区各部队赶赴淮阴布防，山野主力南下攻击74师侧翼。中共中央军委也电令粟裕火速北援淮阴。但薛岳已命7军除一部协同74师进攻淮阴外，主力在来安、泗阳组织防御，阻住了山野主力的增援。而此时粟裕已围攻海安十多天，部队疲劳加上国军空军的袭扰，要撤退谈何容易。18日，粟裕部到达淮阴附近，未及投入战斗，19日淮阴即告失守。20日，74师击败华中6旅，攻克淮安。淮阴战役以国军获胜而告终。　　鲁南战役中，薛岳丢了两个师，更令蒋介石生气的是，把他的机械化家底——第一快速纵队给报销了。于是蒋介石派总参谋长陈诚坐镇徐州督战，实际上就是把薛岳给架空了。不想，陈诚的表现比薛岳还要差。由于他和蒋介石的瞎指挥，第二绥区李仙洲集团在莱芜被全歼，丧师失地。蒋介石面子上过不去，就拿来薛岳替罪羊。3月3日，蒋介石以“指挥无力，名声低落”的罪名撤了薛岳的职。