在华东战场东线激战正酣之际，国民党军在西线对淮南、淮北的进攻取得了较大进展。担任进攻淮南的国民党军是其精锐主力第5军和整编第74师58旅，作战目的是“确保津浦南段交通及首都安全”。7月16日，国民党军在淮南发起进攻，中共守卫淮南的部队只有1个师，兵力与装备远不及对手，处境亦相对孤立，在优势国民党军的进迫下被迫撤退，转进至苏北淮安。国民党军于当月底占领了天长、盱眙，解除了中共部队对津浦铁路南段和国民政府首都南京的直接威胁。国民党军在淮北的进攻由徐州绥署直接指挥，动用了1个军和3个整编师，从西、北两面直指中共华中解放区的首府淮阴。7月18日，国民党军开始进攻行动，南路第7军先后占领了灵璧、泗县、五河；中路整编第58师占领濉溪口，整编第69师占领朝阳集；北路整编第28师占领曹八集。中共方面，由陈毅指挥山东野战军担任淮北作战，以寻机歼灭国民党军一部，巩固苏北根据地为作战目的。陈毅部于27日初战朝阳集，歼灭整编第65师92旅。随后陈毅决定以主力攻击泗县，虽然华中方面和山东野战军内部对先打泗县有不同意见，但陈毅认为北路国民党军兵力密集，难有战机，而泗县相对地处孤立，攻下后可再觅机打其他部队，遂定下攻城决心。8月7日，国共双方部队在泗县城下交手，泗县防守部队为桂系第7军172师，作战较为顽强，而山东野战军攻城部队分散攻击各点，难以形成绝对优势，在守城部队阻击下伤亡严重，虽一度突入城内，但无力扩大战果，形成对峙局面。更出乎意料的是，此时因正值雨季，连降大雨，火炮、辎重的运输及运用大受影响，后续部队为河水所阻，无法投入攻城作战，而第7军增援部队171师突破阻击，逼近泗县，陈毅遂于9日决定停止对泗县的攻击，后撤休整。山东野战军在泗县作战伤亡较大，且攻城未果，被迫退出淮北，对部队的战斗力和作战心态均产生了一定的负面影响。