黄昏，敌集中兵力从崔曲、夹堤之间突入第一纵队阵地，进到高庄、南泊子之线。
第一纵队的顽强阻击为战役赢得了宝贵的机动时间。这时候，各主力兵团已大部赶到，第二纵队两个旅及太行第一支队控制了邯郸及其以南的罗城头、张庄桥、陈家岗地区；第三纵队全部集结于车骑关、光禄镇以西地区；独立支队和太行第五支队集结于磁县以西地区，对敌人形成了3面包围的态势。
峰峰矿区晋冀鲁豫野战军指挥所作战室里，刘伯承与邓小平、薄一波、张际春、李达正密切注视着前线的战况，当得知参战各部已将敌人合围在预定地域时，刘伯承十分兴奋，随手摘下眼镜，说：“现在态势非常之好，敌人钻进牛角尖了，进也进不得，退也退不得。”
前线部队合围后的出击收效不大，问题在于敌人毕竟是训练有素的正规部队，兵力、兵器尚未得到大的损耗，且善于依托村落组织防御。这正是刘伯承事先料到和担心的。他决定暂缓攻击，采用猫捕老鼠、盘软了再吃的战法。26日，他给第一、二、三纵队发出了待机总攻的指示：“在敌精力尚未大大耗散、疲惫与挫折，我后续力量尚未到达前，我决暂不与敌决战，拟围困之于现地滏阳河河套沙漠地带，以局部消灭手段来实现大部消耗，借此争取时间最后消灭敌之主力”。指示并规定了相应的围困办法和战术，要求部队以少数兵力不断与敌接触，选敌弱点，以几路向心合击一点；分派精干小队于夜间楔入敌人纵深，突击其心脏部队和首脑机关；控制或破坏敌人可能利用的桥梁、船只，断绝其逃路，使敌完全困于河套之内。
刘伯承把这个部署同时报告给了中共中央军委。隔了一天，毛泽东主席的复电来了，表示“部署甚当”。
至28日，各部队采用小规模的攻击手段，消灭国民党军一部，并耗散了国民党军的注意力，总攻的力量和部署也得到了调整。后续冀鲁豫、太行军区部队和太岳军区第十七帅一部先后赶到战常当晚，刘伯承见总攻的时机已经成熟，下令部队发起总攻。主要攻击目标选定为第四十军第一〇六师。该师本是敌人的强点，但遭第一纵队第一旅的阻击消耗，战斗力大大减弱，而它又处在包围圈中西北角的突出位置上，这不仅利于攻击部队就地转用兵力，而且容易分割和围歼。
攻歼第一〇六师的任务仍然落到第一纵队身上。第一纵队司令员杨得志对攻击作了周密的部署和确当的指挥。在友邻部队的配合下，先是把第一〇六师从敌防御阵势中割裂出来，然后以3个旅从3个方向作向心攻击。攻击时又把敌人割裂成块，对每一块敌人实施围歼。尽管敌人的抵抗十分顽强，但经两日激战，到30日基本歼灭了第一〇六师。
一点成功，全线震动。对第一〇六师的攻击收到了“攻弱则强者也弱”的效果。
与此同时，第三十军和第四十军第三十九师也受到第二、三纵队和其他部队的严重打击。
这时候，新八军及河北民军1万余人在高树勋率领下宣布战场起义，使敌人更形动摇和混乱。
高树勋起义是刘伯承和邓小平在军事打击的同时执行政治争取政策的结果。早在9月间高树勋部开赴平汉路前，刘伯承和邓小平就布置派在高树勋部队的中共地下党员王定南，抓紧做好争取高树勋的工作。刘伯承亲笔写了给高树勋的信，希望他不断进步，为革命、为人民作出贡献。高树勋部随北犯国民党军沿平汉路开进后，派人与刘伯承、邓小平取得联系，表示了不愿打内战的意向。刘伯承、邓小平抓住时机，又设法召见了王定南。邓小平告诉王定南：“情况变化很快，高树勋的新八军和河北民军，已经离开新乡，到达了磁县马头镇。党中央和毛主席指示我们，不惜一切代价拦阻国民党这3个军北进。这是我们当前严重的战略任务。”
刘伯承说：“蒋介石的意图，是要第十一战区这3个军进到北平，使北平的国民党军侵占东北，因此我们必须守住南大门，掩护我们东北的部队。”
“现在你就回去对高树勋将军讲，根据形势的需要，他要就地起义，配合我们完成阻止国民党军北上的战略任务。”邓小平明确地交代了任务。
“这正是高树勋将军走向革命的大好时机，要他当机立断！”刘伯承进一步要王定南促使高树勋痛下决心。
王定南又到了马头镇。他把刘伯承和邓小平的话对高树勋转告后，高树勋显得思想准备不足，忙问：“现在？”
王定南回答：“对。当前正是关键时刻，机不可失，时不再来呀！”
高树勋长吁一口气说：
“多年以来和我同甘共苦的妻子，以及本军的其他家属，目前还在徐州，我们在这儿马上起义，国民党岂不要迫害他们？”
“这正是一个实际问题，我可以马上去请示刘司令员、邓政委设法解决。”
10月28日凌晨，王定南再次赶到峰峰，向刘伯承、邓小平汇报了同高树勋谈话的结果。
邓小平说：“他现在起义，作用重大，时机很重要啊！”
刘伯承说：“当断不断，反受其乱。至于高夫人和其他军官家属的安全问题，我们可以请示中央设法解决。”说着，随即签发了给中共中央的电报。
高树勋得知刘伯承、邓小平电请中共中央设法接应他们的家属，非常感激。于是，他下定了决心，对王定南说：“好了，我立即起义，走革命的道路！”
当晚，刘伯承、邓小平委派李达赴马头镇，代表他俩与高树勋接洽起义事宜。李达是1931年宁都起义时由西北军部队参加工农红军的，与高树勋是老相识，由他担任联络是最适当的。李达向高树勋转达了刘伯承、邓小平对他起义的欢迎之意，激励他发扬西北军冯玉祥、赵博生等的光荣传统，坚决投入人民的阵营。
30日，高树勋正式宣布起义。
31日，刘伯承偕同薄一波等人，乘坐一辆卡车来到马头镇，会晤了高树勋。
一见面，刘伯承就对高树勋说：“毛泽东主席和朱德总司令刚才来电，对高先生高举义旗，反对内战，主张和平，非常欢迎。我们今天特地到此代表他们向你和全体官兵表示欢迎和慰问。”
高树勋说：“毛先生、朱总司令如此关注我们，真是不胜感激。”
“中国人民经过八年抗战，渴望和平民主生活。现在蒋介石背弃‘双十协定’，内战危机十分严重。高先生能在此时高举和平民主的义旗，与人民合作，共同为和平民主斗争，乃是国民党所有爱国军人的楷模，不知高先生还有什么困难需要我们帮助的？”刘伯承予以鼓励，并关切地询问。
高树勋说：“我考虑需要给全国发一个通电。”
刘伯承说：“发个通电非常必要，意义很大。”
高树勋的通电稿拟好后，当天就由新华社播发了。
高树勋的起义，加上石家庄和新乡方面的国民党军分别被远阻在高邑、漳河以南，使马法五等失去了固守的信心。
刘伯承预料敌人必然向南突围，于是故意网开一面，将主力先敌转到漳河以北敌退路的两侧。30日夜，第三十军1个师退至西玉曹，组织掩护阵地，其主力于31日黎明，以逐村掩护的办法向南突围。当国民党军脱离阵地后，各纵队立即多路出击，另以人民武装密布各要道捕捉溃散之敌。
当天下午，马法五率残部约2万人，窜至南北旗杆樟、辛庄、马营一带。
刘伯承当即集中第一、二纵队主力猛攻旗杆樟，第三纵队等部主力向东西玉曹、冢王进攻。11月1日，敌失去指挥，溃不成军。各部奋起追堵散逃之敌。
11月2日，向南突围之敌除少数漏网外，全部被歼灭。此役，俘马法五以下1.7万余人，缴获大量美式装备和弹药。
几天以后，当高树勋得到晋冀鲁豫野战军司令部的通知，新四军第四师张爱萍师长已经派人把他的夫人刘秀珍等新八军的起义军官的家属，从徐州接到解放区时，他感激地说：“共产党办事，真是言必信、行必果，实在了不起啊！”
孙连仲得到高树勋起义和邯郸失败的消息，懊恼地说：“前边有个董振堂，今天又出了个高树勋，真是该我倒霉。”
上党战役和邯郸战役的大捷，打乱了蒋介石的内战部署，进一步鼓舞了全国人民反内战、反独裁斗争的勇气，迫使国民党反动派不得不乞求美国出面干预，玩弄新的阴谋。
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