同日24时，王必成率第二纵队进占分界，断绝了韩顽第33师退路，并与陶勇的第三纵队前后夹攻，迅速全歼该师，还活捉了其师长孙启人。接着，王必成部与陶勇部兵锋北指，与叶飞部合力围攻韩顽第89军军部。韩顽见势不妙，渡河逃窜，连军长李守维也在混乱中落水淹死。
至6日晨，进攻黄桥的主力韩顽第89军军部被彻底歼灭。为痛打落水狗，粟裕下令乘胜追击，进占海安和东台等地。
战后：5天100公里
黄桥一役，新四军以不到1000人的代价，歼韩顽1.1万余人，其第89军中将军长李守维、独立第6旅中将旅长翁达和团长数人毙命，第33师师长孙启人、第99旅旅长苗瑞林、第117师参谋长等师、旅、团级军官10余名及下级军官600名被俘。国民党军遭到军事和政治上的双重失败，蒋介石哀叹：“诚吾人之奇耻大辱。”
黄桥决战胜利后，陈毅满心喜悦地赋诗一首：“十年征战几人回，又见同侪并马归。江淮河汉今谁属？红旗十月满天飞。”粟裕没有陶醉在胜利的喜悦中，而是清醒地看到了部队在这次战役中暴露的不足。10月10日，他在战役总结大会上做起了第三道数学题：“过去一天一夜走90公里还打仗，而我们从黄桥到东台近100公里路追了5天……”也就是说，新四军克服疲劳、连续作战的能力没能充分发挥出来。战前，沉着冷静，在不利条件下看到有利因素；战中，精确计算，正确指挥部队运动歼敌；战后，保持清醒，在光辉胜利中细察缺点不足。这就是常胜将军粟裕的非凡之处。
