在此期间，陈谢集团往返于潼关与洛阳间连续作战，歼敌3万余人，使敌不得不抽调在大别山的1个整编师和在陕北、晋南的两个旅回援。9月上旬，陈毅、粟裕率黄河北岸的华东野战军第6、第10纵队和特种兵纵队主力南渡，会同原在鲁西南地区的5个纵队（包括晋冀鲁豫野战军第11纵队）组成18万人的西线兵团，并在菏泽以东发起沙土集战役，全歼国民党军整编第57师，迫敌从山东和大别山抽调4个整编师增援。接着，于9月下旬进入豫皖苏边区。
　　至此，刘邓，陈粟、陈谢3路大军布成逐鹿中原的“品”字形阵势，并迫使国民党军大批兵力南调，给了其它战场的人民解放军转入战略反攻和进攻以有力的策应。
　　10月初，国民党军从鄂东和皖西抽调4个整编师，与原在大别山区北部的3个整编师一起，对光山、经扶地区进行合围，而大别山区南部仅留少量正规军守备。刘邓野战军乘此时机进一步向长江北岸展开，吸引国民党军队南进。刘邓野战军一部直逼长江北岸，蒋介石误认为是即将渡江，遂令青年军第203师从九江进抵蕲春、黄海，以军舰掩护整编第56师经补充后的新编第17旅进至武穴；又令整编第40师（2个旅欠1个团）和整编第52师第82旅由浠水进至蕲春，沿公路向广济进击。针对这一变化，刘伯承、邓小平决心集中10个旅，在蕲春县高山铺以东敌军必经之狭谷地带，采取伏击手段发起高山铺战役，于27日发起总攻，歼其大部共1.2万余人，击落飞机1架。
　　陈谢集团于10月下旬~11月间，向陕南、豫西展开，歼故1.2万余人，攻克县城19座。陈粟野战军亦在豫皖苏边区展开，到10月下旬，攻克县城24座，歼敌1万余人；11月又集中主力对陇海铁路商丘至郝砦段进行破击作战，歼敌1.1万余人，威逼徐州，迫敌匆忙调15个旅回援，其中有用于大别山的8个旅。
　　至此，刘邓野战军在大别山地区完成了战略展开，建立了根据地，站稳了脚跟。陈粟野战军和陈谢集团在豫皖苏边界地区和豫西地区也相继完成了战略展开。从而把战线从黄河北岸推进到长江北岸，为3路大军协同实施宽大范围机动作战开辟了广阔的战场，圆满地实现了中共中央关于把战争引向国民党统治区的战略计划。
　　刘邓野战军在人民解放军由战略防御转为战略进攻的关头，在陈粟野战军、陈谢集团的直接配合和陕北、山东两解放区部队的策应下，实行无后方作战和围魏救赵战法，以千里跃进的进攻样式，直捣国民党军战略纵深大别山地区，共歼敌9万余人，创建了大块革命根据地，并调动和吸引了大量的国民党军于自己的周围，配合陕北、山东战场粉碎了国民党军的重点进攻，成为人民解放军战略进攻的重要组成部分。同时，进军大别山这一创造性的战略决策、独特的进攻样式及其作战经验，进一步丰富了毛泽东军事思想。