，白崇禧又下令杨干才和罗广文的两部都归在信阳的张轸统一指挥。
张轸接到命令后，决定用控制在信阳的汽车连夜分批赶运刚下火车的整编第20师向谭家河地区转运，以抢在10纵到达该地区前占领阵地，同时又把自己的直属部队控制在10纵经过的沿线上。
果然没出白崇禧所料，12月6日晚，当10纵进入到谭家河一带时陷入了****早已布置好的包围圈中。此时，罗广文的整10师经过两天两夜的急进，已经到达了柳林，杨干才的整20师已经进入阵地一个白天了，正是以逸待劳，战斗随即开始。被围在中间的10纵准备从西边的杨干才部的阵地突围，但被死死的阻击不能前进。白崇禧又调整9旅于武胜关和吴家店之间，以便对10纵形成四面包围的态势。
第二天，夹在两个整编师之间的10纵继续苦战，双方呈胶着状态。为尽快突出包围圈，10纵分成两部，主力向西双河猛扑，一部向谭家河南侧突击。到9日晚间，各部终于突出重围，进入了桐柏山区。
在围堵10纵的战斗部署中，胡琏的整编11师被命令向信阳至武胜关之间的鸡公山方向增援。此时的整编11师还在光山县，接到命令后，胡琏即率部向宣化店方向攻击前进。但到了指定地区时，10纵早已向西部的桐柏山地区前进了。此后，整编11师没有西进追击10纵，就留在大别山区里四处搜索，这里留下坚持作战的都是邓小平率领的主力部队，也正是在这次搜索的过程中，胡琏又一次与刘邓部队不期而遇，这次遭遇战再一次给对手造成了一定的损失，这个损失看似不大，却也给对手形成了不小的心理压力。
胡琏出大别山，是因为李铁军第五兵团祝王寨金刚寺的失利和接下来的确山战役。
队炮兵团的野炮连，集中火力轰击金刚寺，摧毁了敌人西门的工事，打乱了敌人的指挥；二十四团由战斗英雄“郭德胜连”担任突破任务，将金刚寺寨北门炸开了七、八米长的缺口，全团突入寨内开展纵深战斗。二十二团九连主攻东门，五连在东北角佯攻，也将东门炸开一个缺口，突入寨内，迅速在金刚寺寨内穿插分割敌人。经4小时激战，金刚寺守敌国民党整三师二十旅全部被歼灭，从寨西南隅向西突围的200多名敌人也被华野三纵队七师、八师和陈谢兵团十三旅全部俘获。
12月25日19时，在金刚寺战斗胜利展开的同时，陈谢兵团向祝王寨外围的整三师第三旅发动进攻。陈谢兵团第十旅首先围歼祝王寨东南于海、小刘庄、双庙、分金庙等村的敌人，全歼整三师第三旅第七团和旅直两个营。经一夜激战，攻占了罗庄、魏庄、小王庄等敌人的据点。至26日晨，除枣子营外，祝王寨外围各村的敌人都被全部消灭。
26日18时，陈谢兵团对祝王寨之敌即将发起总攻时，枣子营守敌第三旅主力第八团由团长陈德壁率领向陈谢兵团二十六旅投降，这时祝王寨守敌只剩一个十九团和国民党第五兵团团部、整三师师部，寨内敌人一片混乱。19时，祝王寨的敌人慌忙夺路向西、南两个方向逃窜。陈赓兵团第二十六旅立即发起冲击。一举突入祝王寨内，将残敌迅速肃清。攻坚战立刻变成了捕捉逃敌的捕捉战。陈谢兵团第十旅当即全力出动捕捉，追截逃敌，第二十八团经袁庄向西截击，第三十团两个营和第二十九团尾敌追击，战斗到20时，除李铁军率少数残敌逃跑外，其余敌人全部被歼。
在祝王寨、金刚寺战斗中，陈谢兵团和华野三纵指战员协同作战，奋勇杀敌，歼灭了国民党第五兵团团部和整三师正规军两个旅。敌第三旅旅长雷自修，二十旅旅长谭嘉范被击毙；生俘第五兵团参谋长李英才、副参谋长邹炎、整三师副师长路可贞、第三旅参谋长饶亚伯、第二十旅参谋长沈炳宏及下级官兵8296名，缴获化学炮3门、迫击炮4门、六0炮84门、各种机枪550挺、子弹33万发，电台9部及大批军用物资。国民党第五兵团参谋长李英才被俘后说：“贵军用兵真是神出鬼没，我们以为你主力向东，结果是主力在西，我们被你们牵着走了一个大圈子，肥牛拖成了瘦牛，最后被杀掉”。他在谈到祝王寨、金刚寺战斗时说：“战斗双方力量的悬殊是明显的，就说祝王寨外围战斗吧！在祝王寨东南，我们的守军是一个团和旅直，你们不过2000人，枪刚一响，我们的一个团就跨了，只剩不足百人逃进寨来，你们进攻金刚寺二十旅的时候，我曾去电报要他们向我们靠拢，可是还没等到回电，金刚寺已解决战斗。逃回的只有几个人。”
在这次战役中西平人民和郾城人民在解放军的影响和教育下，组织了1500多人、900多辆大车，帮助解放军运弹药、运粮食、抬担架，为解放军带路、报信，有力地支援了前线。
祝王寨、金刚寺战役的胜利，迫使敌人由大别山抽调了十三个旅的兵力回援平汉线，有效地配合了刘邓野战主力在大别山的反围攻斗争，打乱了国民党在中原的整个部署，从此，中原的战局进入了一个新阶段。
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