由于对这一作战方案预有准备，所以在定下决心的当天就能上报中央军委并报中原军区和中原野战军，同时给部队下达了作战命令，区分了战役第一阶段各部队的任务。以第三和第八纵队组成攻城集团，由陈士榘、唐亮同志指挥，先采取奔袭手段夺占城关，尔后依托城关迅速攻城。为确保攻城作战的胜利，另用近三倍于攻城部队的兵力，由野战军直接指挥，担任阻援和牵制敌人的任务。其中以中野第九纵队插入郑州、开封之间，阻击郑州可能来援之敌；以中野第十一纵队并指挥冀鲁豫军区独立第一旅位于巨野地区，由北向南从侧后牵制邱兵团；以第一、第四和第六纵队迅速楔入定陶、曹县、民权、考城(今堌阳)地区，用运动防御坚决阻击邱兵团西援开封；以冀鲁豫军区和豫皖苏军区一部兵力相机攻占东明、兰封(今兰考县)，并破袭陇海路兰封至野鸡岗段铁路。野战军政治部向攻城部队发出指示信，号召全体指战员认清形势，消除顾虑，防止轻敌，英勇战斗，一定要打下开封，并严格遵守战场纪律，执行城市政策。在战勤支前工作方面，由豫皖苏和冀鲁豫两大区全力予以保障。
六月十七日晨，中央军委复电完全同意上述部署，并指出：“这是目前情况下的正确方针”，“情况紧张时独立处置，不必请示”。同日，刘伯承、邓小平、陈毅同志也来电指出：豫东战役第一步应明确以攻开封为主，第二步打谁视情而定，决定以仍归中野指挥的华野第十纵队自舞阳进至上蔡地区，协同中野一部阻击胡琏兵团北授。嘱我围攻开封之部队对南面敌人可勿顾虑。中央军委和中野首长的指示，更加鼓舞和坚定了我们夺取这一战役胜利的信心。
为了在战略上配合这次作战，我们令华野第二兵团继续在津捕路徐、济段扩张攻势，包围兖州，调动敌整编第二十五师或整编第八十三师北援；令华野第四兵团在陇海路新安镇(今新沂县)至海州段发动攻势，以牵制敌人。
我军攻打开封的这一着棋，完全出敌人意料之外。当我们的兵力部署已经就绪，即将发起战役时，敌人还蒙在鼓里。开封守敌认为我军是吸引国民党军队主力至鲁西南决战，“在开封无真正战斗”。伪国防部和徐州“剿总”，虽曾觉察到我第三和第八纵队有围攻开封的征候，但见我军两大集团南北对进，即认定我军企图夹击邱兵团，因而十万火急地向鲁西南调集兵力，要与我军进行决战。尤其可笑的是敌华中“剿总”，还坚持说我第三和第八纵队尚在方城以东地区。然而，我军却在敌人重兵集团紧紧跟踪和严密监视的情况下，创造了歼敌的条件，捕捉到有利的战机，乘敌把注意力集中在鲁西南之际，突然对开封守敌发起了攻击。
取开封，攻敌必救
开封是一座历史名城，为我国著名古都之一。它位于河南东部平原，北濒黄河，南倚陇海铁路。城墙周长二十余公里，共有六门四关，即大南门、新南门、宋门、曹门、西门、北门和南关、宋关、曹关、西关。经敌长期经营，该城防御工事已形成半永久性防御体系。守敌以城关为外围支撑点、以城垣为主阵地，以龙亭、运动场、伪省政府为核心阵地。各阵地构筑有大量火力点、堑壕和交通壕，设有铁丝网。南关、宋关和曹关均挖有外壕，深度各丈余。敌整编第六十六师师部率第十三旅担任城区及曹关和西关的防御，师部位于龙亭。新调到开封的敌整编第六十八师第一一九旅一个团，位于城南区为预备队。河南省保安第一旅、第二旅以及另外三个保安团，除以一个团守卫伪省政府外，其余主要担任南关和宋关的防御。总指挥是伪河南省政府主席刘茂恩，实际上由整编第六十六师师长李仲辛指挥。
根据开封地形和敌人的防御情况，我军攻城的具体部署是：以第三纵队首先肃清南关东部及城东宋关、曹关守敌，然后依托宋关、曹关攻城，并以部分兵力在北门佯动，伺机由北门攻城。以第八纵队首先肃清南关西部及西关守敌，然后依托南关、西关攻城。
六月十五日，我第三和第八纵队开始向开封急进，十七日晨突然兵临城下，对四关守敌发起猛烈攻击。敌人被我军强大攻势打得惊慌失措，一面仓卒应战，凭关顽抗，一面向蒋介石和徐州“剿总”紧急呼救。至十八日黄昏，守关之敌一部被歼，大部在敌机对我疯狂轰炸扫射和投掷大量燃烧弹的掩护配合下，放火烧关后退入城内。四关遂为我军占领。
为不使敌人有喘息机会，我攻城部队在占领城关后组织力量灭火的同时，争分夺秒，加速进行攻城准备。第八纵队于当夜二十二时从南关开始攻城的火力准备，并在对敌防御设施进行连续爆破后发起冲击。二十四时许，先头营突破了新南门，但因城门两侧敌人的地堡群未被我全部摧毁，突破口又被敌火力封锁，我后续部队未能跟进，已突入的部队即抢占城楼及其附近有利地形，抗击敌人的反冲击。十九日一时，第八纵队在宋关克服了因敌人的破坏而造成的种种困难后，开始对宋门实施火力准备。突击营以二十三人担任爆破任务，首先由一位爆破英雄率领十二名优秀爆破员，在火力掩护下以十一包炸药实施连续爆破，开辟了通路，炸毁了城门。突击分队利用炮火准备和爆破的成果，迅速突入宋门，并打退敌多次反冲击，巩固了突破口，后续部队紧随入城。该纵队攻曹门的部队因曹关火大，改由宋门突入城内，迅速向两侧和纵深发展。第八纵队突入新南门的先头部队，与疯狂反扑的优势敌人激战七八个小时，至十九日九时许，将敌人反击部队击溃，并击毙其团长，巩固了已占领的阵地。与此同时，后续部队肃清了城门外敌地堡群，重新控制并扩大了突破口，乘胜相继突入城内，随后该纵队又突破大南门和西门。至此，敌城垣主阵地全部被我突破。我进入城内的各部队，随即分多路向敌纵深穿插，与敌展开激烈的巷战。
开封战役发起后，蒋介石焦急万分，慌忙调兵遣将，组织多路增援，并在我军攻入城区后，即令其空军不分昼夜对城区狂轰滥炸，投掷大量燃烧弹，同时令守敌发射燃烧弹，四处纵火，妄图使开封城成为一片火海，以阻止我军发展进攻。我突入城内的部队以压倒一切敌人的英雄气概，冒着熊熊烈火和炎热的天气，昼夜攻击，连续奋战，先后攻克敌人重兵防守的地方法院、河南大学、鼓楼、绥靖公署和省政府等要点，歼灭了大量敌人。至二十日二十三时，除敌核心阵地龙亭和华北运动场外，市区均被我军攻占。
敌龙亭核心阵地，位于城区西北部，以龙亭为中心，由若干堑壕、交通壕、地堡群和炮兵阵地构成。龙亭座落在一个大土墩上，能瞰制四周，上有工事密布的建筑物，下有巨大的地下室。龙亭以南为潘家湖和杨家湖，两湖之间仅有一条不宽的土马路与市区大街衔接。龙亭以东、以北和以西均为开阔地，仅东北角的华北运动场有部分建筑物。龙亭守敌虽已成为“瓮中之鳖”，但仍凭借易守难攻的有利地形进行顽抗。我突击部队为肃清残敌，于二十日夜至二十一日晨，对龙亭敌核心阵地发动两次攻击，因组织准备不充分，协同动作不密切，未能奏效。二十一日，攻击部队重新调整部署，加强了各部队之间、步炮之间的协同，从十七时开始，再次对龙亭守敌发起攻击。首先以炮兵进行猛烈的火力急袭。有的将火炮推进至距龙亭几百米处，不顾敌火力封锁，进行抵进射击。经一小时炮击后，敌火力被我压制下去，工事大部被摧毁。我炮兵射击一停止，步兵即发起勇猛冲击。这时，狡猾的敌人又窜出地下室，抢占有利位置对我进行射击，我突击部队冒着敌炽烈火网，迅速通过开阔地，奋勇登上大土墩和龙亭，与敌进行近战肉搏，经五小时激战，至二十三时攻克龙亭，全歼守敌。龙亭被我军攻克后，华北运动场守敌混乱动摇。二十二日晨，我对该敌发起多路攻击，敌一部投降，一部在突围时被我歼灭。至此，豫东战役第一阶段——开封战役胜利结束。
在我军围攻开封的过程中，敌邱兵团全力西援，在兰封以东遭我阻击集团二第一、第四和第六纵队迎头痛击，伤亡惨重，我军乘机攻占兰封。中野第九纵队及豫皖苏军区一部兵力袭占中弁，打退孙元良兵团在飞机和坦克支援下的多次进攻，阻止了该敌的东援。中野第一和第三纵队与华野第十纵队，在刘伯承同志、邓小平同志和陈毅同志直接指挥下，于上蔡以北地区阻击并重创了胡琏兵团，使该敌不敢轻举冒进。这些作战行动，都对攻克开封起了直接保障作用。在此期间，华野第二兵团围攻兖州，第四兵团攻克海州以西的墩尚、阿湖、房山等地，也有力地策应了开封作战。
