1947年7月，为策应刘邓大军南渡黄河，剑指大别山这个蒋军“软腹部”，华东野战军遵照总指挥部的指示，分兵出击外线。
这次分兵，有其计策上的一定性。但由于留给部队的准备韶光太过仓促，广大指战员对深入敌占区履行无后方依托条件下作战可能碰着的困难估计不敷，致使全体7月份，外线出击的1、3、4、8、10纵遭遇挫折，留在内线坚持斗争的2、6、7、9纵也颇多不顺。一韶光，华野各部均损耗大、战果小，实力明显削弱。山东解放区也被敌压缩、分割得更小。这是华野历史上最困难的阶段。
军心、民心，急迫须要一场胜利来稳定和振奋。蒋军的嚣张气焰，更须要一场歼灭战来抑扬。从当时华野内线、外线两个沙场来看，只有在鲁西南才有可能打歼灭战。而当时被华野1、3、4、8纵管束在鲁西南泥泞中兜圈子的整编第5、57、84、68师及暂编24师、江苏保安旅等诸敌中，整编第57师（附整编第21旅）追击我军最为卖力，同时也被我军拖得最为怠倦。因此，该部早早地就被华野西兵团给盯上了。
不熟习情形的人，很可能根据1946年蒋军整编的一样平常规律，误以为整编第57师是由原东北军第57军缩编而来。实在这是不对的。整编第57军的前身是李默庵第32集团军第98师，再往前追溯则是突击总队，属蒋军嫡系部队。到1947年7月，该整编师下辖整编第117、第60旅（原称预备第4旅）。整编初期所辖的预备第3旅在1946年12月的宿北战役中被歼灭。时任中将师长的段茂霖系黄埔出身。当他奉命率部进入鲁西南，企图合围聚拢于此的刘邓大队及华野西兵团时，还得到了新編21旅的加强。
到1947年8月26日，整编第57师已被我军牵着鼻子，在鲁西南的烂泥堆里兜了整整20天的圈子，业已怠倦不堪。当天，段茂霖派出1个整编旅由曹县向北追击华野3纵，进至单县西南的青堌集地区，比较伶仃突出。华野参谋长陈士榘、政治部主任唐亮决心集中1、3、4纵围歼这个整编旅，操持于27日上午，1纵从北面，3纵从南面、4纵从东面发起三面突击。
不过，由于4纵队在7月的鲁南突围中大伤元气，紧接着又在8月份牵着大量敌军在泥泞里兜了20天圈子，因此战斗力锐减。在听取了4纵司令员陶勇的申报请示后，陈士榘、唐亮于8月26日中午变更支配，令3纵、4纵调换位置，由3纵卖力主攻。
当26日15时，3纵到达新的指定位置，正在进行战前准备事情时，敌情又发生了重大变革：整编第57师率本师的另一个旅及新编第21旅正向青堌集靠拢；整编第5、第84师由巨野南犯，已抵达城武一带；整编第20师的134旅已进至新乡。也便是说，周边的敌军已经围上来了。而陈毅、粟裕此时也拍来急电：“……赞许集中力量歼灭整编57师之一旅，往后再视机行动。但此战务求必胜。如没有把握，仍暂时不打，再兜圈子。待我率6纵、10纵渡河再打。我们约于月尾即可渡河南下，望根据实情机断处理。”
陈士榘、唐亮接到电报后，认为青堌集周围敌军日趋集中，我军不可能短韶光内办理战斗并全身而退，遂于当天18时敕令各部队撤出战斗，分别向东、向北转移。3纵在接到命令后1小时内即行向北转移，但原来留在青堌集以南阵地上的后勤大行李及民工团来不及跟上，只能随着4纵转移。如此一来，在此后半个月韶光里，3纵不仅没有医药和弹药补给，而且连锅和油盐都没有。困难之大，可想而知。
8月29日，3纵抵达曹县西北。敌新编第21旅又紧跟上来。其先头营狂妄冒进，被担当3纵后卫的8师22团迅速歼灭。8月30日晚，3纵转移至定陶以北，整编第57师也尾随进驻定陶。
8月31日，陈毅、粟裕电令1纵、3纵由定陶、成武以北地区北上，吸引整编第57、第5师北进，并在沙土集、龙堌集、巨野以北地区支配阻击阵地，首先掩护6纵、10纵南渡黄河；8纵由成武以南尾敌北进；4纵和中野11纵由单县地区向巨野方向挺进。
9月3日，3纵在沙土集以北的太平溜、新安集、安心墓一线阻击北犯的整编第57师及新编第21旅。整编第5师进至巨野、龙堌集一线，与1纵及3纵8师接火。整编第48师在整编第5师后面跟进。战至6日，1纵、3纵已尽可能隔断了整编第57师与整编第5师的联系，并使两部间距拉至了20公里旁边。而6日晚间，陈毅、粟裕率6纵、10纵已全部安全渡过黄河，我军围歼整编第57师的战机终于涌现了。
9月7日上午，对已经涌现的沙场危急仍浑然不觉的段茂霖、邱清泉，仍使令各自部队猛攻。整编第57师先头部队猛攻夏家垓、皇姑庵阵地未果，其主力仍留在沙土集附近，且没来得及构筑坚固工事。
沙土集是荷（泽）巨（野）公路上的一个村落镇。东西长约1250米，南北宽约500米。周围有一圈土墙，土墙外有一环形壕沟。东、西、南三面沟里有水，北面因阵势较高，沟内无水。壕沟外沿设置了两道鹿砦，并筑有独立地堡。这些地堡和围墙门楼上的火力点构成交叉火力。
9月7日晚，华野3纵、6纵、8纵将整编第57师围困在沙土集，经一夜激战，全部扫清了外围据点。4纵、10纵在郓城以南地区阻击整编第5师的声援；中野11纵在定陶以北的辛集地区，鉴戒菏泽之敌；1纵为总预备队。
8日21时，华野对沙土集发起了总攻。沙土集的东、南、西面和东北角，都有小村落落紧挨着。守敌估计我军会利用各个小村落落作进攻出发地，以是在这几个地方都配置了较强兵力，作为防御重点。沙土集北面是平坦的沙地，除了几丛沙丘外，毫无遮挡。这样的地形对部队的战斗开进和突击不利，因此守敌断定我军不会从此开阔地发起攻击，因此防御力量薄弱。而华野正好捉住了这点，将善于攻坚的3纵8师支配在沙土集北面，担当主攻任务。
8师22团指战员利用沙地土质疏松的特点，人手一把铁锹，在敌前挖好自己的卧姿掩体后，边提高，边挖交通沟，暗藏地潜入守敌眼皮子底下，待总攻旗子暗记发起，杀了敌军一个措手不及。随后，该团指战员通过连续爆破，炸开了打破口。全团仅用25分钟便突了进去。
与此同时，23团和24团也从东北角突进沙土集。6纵和8纵也粉碎了西北面和南面之敌的顽抗，成功实现了打破，于23时将整编第57师分割成一小块一小块。此前已经被华野拖得筋疲力尽的敌军，士气立即垮了。
3纵8师22团9连一冲进打破口，就抓了一批俘虏。个中一个十六七岁的小俘虏见告突击排：“围墙里面的地保里有1个连，子弹都快打光了，全连都卧着不敢动。”结果，突击排冲进去3位战士，仅用几颗手榴弹，就迫使该连老诚笃实地缴了械。
24团1个排冲进沙土集后，一个俘虏兵主动告之：“前面30米远的地方，有2门山炮和2门榴弹炮。”阴郁中，该排很快创造了2门山炮，个中一门连炮衣还没脱下，阁下垒着一箱箱未开封的炮弹，却没找到榴弹炮。大伙儿正操心探求，那个俘虏兵指着一堆秫秸垛:“里面还藏着2门炮。”战士们将信将疑地搬开秫秸一瞧，果真有2门榴弹炮。一个战士风趣地说：“57师还真够朋友。知道大炮要落到我们手里，怕老天下雨淋坏了，还给盖上秫秸。”
段茂霖自知大势已去，便向南京的蒋校长发去一封绝命电：“弹尽粮绝，惟全体捐躯，以报党国而已。”不过，段师长唱完高调，却一点“为党国效忠”的意思都没有。他赶紧换上便衣，率百余人向东南方向突围，被我军堵回来后又改向东逃，但终极仍被活捉。
从9月8日21时发起总攻，到9日凌晨3时战斗全部结束，华野仅用6个小时，就干净、彻底、全部歼灭整编第57师9560人，个中毙敌2000余人，俘虏7500人。该师上至中将师长段茂霖，下至马夫，无一人漏网。
这是华野自“7月分兵”后首个畅快淋漓的大胜仗。不仅极大鼓舞了华野全军的士气，而且迫使蒋军从山东沙场和大别山沙场抽调4个整编师回援，无论对华野内线兵团，还是对正挺进大别山的中野主力来说，都是个强有力的增援，对改进全体南线战局有着重要意义。总指挥部于9月11日发来贺电，予以高度评价：
“沙土集歼灭57师全部的大胜利，对付全体战线战局之发展具有极大意义，谨响西兵团全军指战员致庆贺与慰问之枕。”
从这一仗起，华野逐渐走出了“7月分兵”后的低谷，而蒋军的日子，变得越来越难过了。
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