面对这种情况，军长萧新槐采取了一种较为特殊的突破策略，在攻击前不进行火力准备。利用风雪天气和有利的隐蔽地形，他率先在敌方防御阵地前的障碍区域秘密开辟通道，随后发起突袭，令敌方火力难以有效发挥，从而取得行动的突然性。
12月31日19时50分，第66军主力发起攻击，迅速突破龙沼洞、马坪里、圆坪里一线，向济宁里方向展开进攻。担任主攻任务的第196师前卫团（第587团）在一夜之间推进了20公里，歼灭并俘虏敌军806人（不包括伤者），自身仅伤亡94人。
截至1月1日下午，第66军主力已与第42军第124师会合，将韩军伪2师大部分及伪5师一部分围困在修德山和上下南淙一带。
经过整夜激战，至2日拂晓成功完成围歼战，彻底歼灭韩军伪2师第32团两个营、伪31团和第5师第36团各一个营，以及一个炮兵营，共计毙伤俘敌3200余人，缴获各类火炮60余门、汽车40余辆。
这场围歼战是志愿军在第三次战役中全建制消灭敌军数量最多的一次战斗。
1月3日上午9时，志愿军总部特意发出电报，庆贺第66军取得歼敌的重大胜利。
在第一次战役中，第66军因行动迟缓，未能抓住向龟城前进的美军第24师，结果在志愿军党委会上被大将军点名批评。该军共有26名干部因害怕牺牲、惧怕艰苦、指挥不力以及执行命令不够果断坚决等问题而受到处理。
在第二次战役中，该军同样表现平平，尤其是第197师因误判和战术不当，错失战机，再次遭到志愿军总部的批评。
然而，在此次战役中，第66军一次战斗便歼灭敌军3200余人，歼敌数量位居志愿军各军前列，可以说夺得了胜利的首功。
值得注意的是，这一阶段歼敌战果较大的军队分别为在战线两翼作战的第66军和第50军，而这两个军在志愿军编制内并非一流主力。
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