日军打通大运河、淮河两条运输线的战略计划都遭到挫败，派出的日伪军部队，也接连遭到新四军游击队的打击。山本无奈，只得把日伪军集结起来，龟缩到八百里集和大英集两个据点里。
情况发生了变化，罗炳辉也即时调整部署，将各游击部队集中起来，开始了大反攻。
日军的九十旅团集中驻在八百里集里，新四军的大反击也从这里开始。攻击前，新四军对这个大据点进行了周密的侦察，地方党组织也提供了据点里的日伪军分布情况。集西有伪军两个营驻守，集东的大桥头驻着伪军一个营。山本的旅团部驻在集中的一座大庙里，日军的部队分布在周围。三处成鼎足之势，火力可以互相支援。
罗炳辉根据敌人防备严密，火力可以交叉的特点，决定采取集中优势兵力，突然袭击，分割包围，速战速决的战术。以游击支队攻集西的伪军，独立团攻集东桥头的伪军，特务团主攻集中的日军山本旅团部，其余游击武装作预备队，打大英集方向的援军。战斗的程序是：各部队于午夜进入阵地，先打弱点，再打强点，先歼伪军，后歼日军。
夜，静悄悄的，大运河的浪涛声听得更为清晰。罗炳辉站在运河的河堤上，看着各攻击部队急促向出击方向运动，心情无法平静。大运河啊，你是祖国的大动脉，怎能让它变成日军战略撤退的航道呢？他要将侵略军的退路切断，不放走一兵一卒，要它有来无回。
凌晨2点，三颗红色信号弹划破夜空，新四军各攻击部队一起发动猛攻，顷刻间，八百里集四周，枪声大作，喊杀声震天，新四军和游击部队如同天兵天将，从天而降。日伪军从睡梦中惊醒，仓促应战，敌东、西和中心的三处驻地，分别被新四军二师特务团、游击支队、独立团分割包围。
游击支队越过伪军临时挖掘的壕沟，攻进集西的伪军驻地，以集束手榴弹炸开两座碉堡，使伪军失去掩护的屏障。游击队战士们端着刺刀，高呼：“缴枪不杀”
的口号，如潮水般冲入敌阵，在威声震慑下，两个营伪军除毙命外，全部投降。
在游击支队攻进集西伯军驻地同时，独立团也在向集东桥头的伪军猛攻。这里伪军听到新四军进攻枪响后，已将大桥拆除，妄图阻止新四军攻入。但这是一条岔河，河水不深，哪能阻挡新四军的进攻呢？战士们泅过齐腰深的河水，一往无前，将桥头伪军据点攻克，大部伪军被俘。
罗炳辉吩咐游击支队和独立团，迅速撤下伤员，补充弹药，稍作休整，准备配合特务团对集中日军旅团部发起总攻。
特务团进攻集中日军的战斗，打得非常激烈。日军以大庙和附近几座碉堡作掩护，轻、重机枪交替向新四军攻击部队扫射。前沿阵地，尘土飞扬，硝烟弥漫。特务团攻击部队一出击，就遭到日军机枪、迫击炮、掷弹筒的袭击，无法接近敌堡。
特务团接连组织数支突击队，头顶潮湿的棉被，冒着敌人密集的炮火，接近了敌人，才将大庙外围的几座碉堡炸翻。
驻在大庙里的日军旅团部，孤悬在新四军攻击的炮火下。新四军不时高喊“缴枪不杀！”但日军作困兽之斗，死不投降，拼命反抗。
“敌人不投降，就消灭它！”罗炳辉下达总攻击的命令。
轰！轰！几门追击炮向日军旅团部连连发射，炮弹打中了庙内敌人的汽油筒，汽油筒发生了爆炸，大庙起火了。这时，游击支队、独立团也赶来参战。从四面八方发起攻击，日军顶不住了，企图夺路逃跑。新四军特务团和游击队哪能放过，分头追击，除少数逃窜外，大部被歼。被堵在庙中心的日军，拼命顽抗，当特务团一连攻进时，里面的日军大部分已葬身火海，有几名日军在扑打身上的火苗，作了俘虏，才未被烧死。
八百里桥的日伪军歼灭后，罗炳辉立即指挥特务团和游击支队调头向东，向大英集日伪军发起攻击，全歼了聚集在集里的日伪军。这次对日军的反击作战，前后近两个月，新四军和游击部队共歼灭日伪军八百余人，使冈村宁次的打通淮河和运河水上交通线的计划破灭。
在津浦路东游击支队，游击队对日军反击作战胜利的之际，新四军二师的主力部队，也由津浦路西返回路东，罗炳辉指挥主力部队，趁胜攻克了日伪军占据的旧县、石坝、津里、太平集、巴斗城、齐古堆等十余个据点，封锁了淮河、运河水上交通线，堵住了日军企图从海上逃跑的水道，关起门来打狗了。
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