在陕北的小河村，毛泽东问陈赓：“你听说过‘破釜沉舟’的典故吗？”
陈赓回答：“我明白主席的意思，是叫我们过了黄河，只能前进不能后退。当然，打运动战是要大进大退，但不能退到黄河北岸来。”
毛泽东说：“两千多年前，在你们将要渡河的渡口以东，项羽去巨鹿打秦军章邯，他率部一过黄河，就把船沉了，锅也砸了，向全军表示只能胜利不能后退。你们这次过黄河南征就要有这样大的决心。刘、邓挺进大别山，搞得敌人手忙脚乱，到处调兵去追堵，胡宗南又被钳制在陕北。这样，豫西的敌军不多，是个空子。你师出那里，具有战略意义：东向配合刘、邓和陈、粟，西向配合陕北，东西机动作战，大量歼灭敌人，开辟豫陕鄂新区。”
小河会议结束后，毛泽东将陈赓送至小河村外。陈赓劝毛主席过黄河以东躲避一下。毛泽东说：“不要担心。你们打得越厉害，打的胜仗越多，陕北人民的安全越有保障，我的安全也就越没问题。”他再次交代陈赓：“弹药不足，由蒋介石来‘补充’，伤员的安顿靠群众，我们从来是这样办的。根据地是创造出来的，不是一切都搞好了才去革命。”
一九四七年七月十九日，中央军委电：
（一）为着协助陕甘宁击破胡宗南系统，同时协助刘、邓经略中原，决将陈谢纵队使用方向改为渡河南进，首先攻占潼洛郑段，歼灭该区敌人，并调动胡军相机歼灭之。尔后，向豫西、陕南、鄂北进击，创建鄂豫陕边区根据地，作为夺取大西北之一翼。陈谢纵队仍属彭（彭德怀）习（习仲勋）序列不变，同时仍属晋冀鲁豫建制。（二）提议赵基梅纵队（第十二纵队）、秦基伟纵队（第九纵队）及孔（孔从周）汪（汪锋）三十八军与陈谢纵队一同南进，统受陈、谢指挥。（三）上述陈、赵、秦、孔四部统于电到二十天内完成一切政治、军事、经费、干部等项准备工作，未（八月）皓（十九日）以前渡河。
七月二十七日，晋冀鲁豫野战军主力对羊山集发动总攻的那天，中央军委正式下达命令：以晋冀鲁豫野战军第四纵队、第八纵队二十二旅、第九纵队以及西北民主联军第三十八军，共二十九个团八万余人，组成“陈谢集团”以执行南渡黄河挺进豫西的作战任务。
此时，除了彭德怀的西北野战军之外，陈谢集团是最靠近陕北的一支部队，他们出击的路线是：从晋南和豫北的现集结地向南渡过黄河，直接攻击陇海铁路，威胁胡宗南重要的后方补给线。一旦陈谢集团出击成功，胡宗南不可能不调动攻击陕北的部队回防，而这正是毛泽东试图解决陕北危机的最直接的办法。
八月十一日晚，陈谢集团各部队从驻地向黄河岸边出发了。
部队刚一上路，便遇瓢泼大雨，本来常年干旱的晋南地区突降如此猛烈的大雨令官兵们惊讶不已。暴雨导致山洪突发，山路全被冲断，行军变得异常艰难，三天之后，队伍才走到阳城以西的一个镇子，这里距离黄河还有很远的路程，陈赓预定十五日赶到黄河岸边的计划已无法完成。
就在他们出发的第二天，中央军委催促渡河的电报到了，原因是刘邓方面压力甚大需要配合，更为严重的是陕北的局面也面临着危险：
陈谢韩（韩钧）并告刘邓：
真日（十一日）二十时电悉。现敌大军向刘邓追击，若你们于刘邓出陇海线后半个月之久方能渡河完毕，则对刘邓援助过于迟缓。又胡宗南主力正向榆林增援，三十六师两个旅本日到横山、榆林间，刘戡五个旅本日到石湾。彭习亦甚盼你们早日渡河，变动局势。
军委
未（未时）文
陈赓同时致电中央军委和刘伯承与邓小平：“深感不能如期过河，万分焦急。只要河水降到打不翻船时，就坚决渡河。”陈赓开始督促部队克服一切困难向黄河岸边突进。刘伯承、邓小平回电：“我们开进顺利，并不太紧张，你们晚些天过河没有关系。渡河要确保安全，不要急躁。”陈赓见电，万分感动，因为此时在晋冀鲁豫野战军周围，有国民党军三十多个旅，陈赓知道这是野战军首长为了宽慰他才这样说的。在以后的岁月里，每逢想起南渡黄河的往事，陈赓总是说：“我们吃的是刘邓的饭。”
二十日，四纵和九纵先后到达河南济源县黄河北岸的官阳渡口，第三十八军和八纵二十二旅也到达了山西平陆县的茅津渡口。
陈谢集团的渡河部署是：四纵各旅为左路，从官阳至青河口、大教至马湾段实施渡河，尔后主力迅速向陇海路突击，相机夺取洛阳；第三十八军和八纵二十二旅为右路，从茅津以东渡河，尔后一部向东奔袭观音堂车站，策应左路的攻击，主力则向西南发展；九纵为第二梯队，尾随四纵渡河，尔后向东南发展。
陈赓选择的渡河地段，是黄河的孟津至潼关段。这里自古便是黄河要冲，河道狭窄，水流湍急，两岸地势险峻，陡壁高耸，沟壑纵横。古老的渡口原本往来密集，但自抗战以来，北岸成为共产党控制区后，国民党军封锁了渡口，在南岸加筑起河防工事，部署了长达两百多公里的防御线。同时，在洛阳至潼关之间，国民党军还有两个师外加一个旅的二线防御部队。当刘邓大军在黄河下游突破河防强渡黄河后，这一河段的国民党军急忙赶修堡垒和交通壕，并开始昼夜在南岸巡逻。
陈赓站在黄河北岸心急如焚。连日的大雨使黄河暴涨，河水流速更加迅猛，北方籍的官兵会泅水的不多，依靠小木船在如此汹涌的水流中强渡，一旦翻船，人船都难以自救。况且，如果行动在此受阻，难免被南岸的国民党守军发觉，一旦敌人增强防御兵力，渡河将更加困难。
二十一日，四纵情报科长从上游来电报说：黄河上游的陕北和晋绥地区都没有下雨，因此涨水持续不了多久。
陈赓下达了强渡的命令。
二十二日，各部队秘密移动到河边的泛水线。
南岸的国民党军守军没有异常——黄河水急浪高的时候，不要说是共产党军队，就连有经验的船工都歇了。
二十三日凌晨，大雨。左路先头部队四纵十旅的突击队员下河了。一般情况下，陈赓是不同意指挥员跟随突击队行动的，但在周希汉旅长的一再要求下，陈赓不但破例同意了，而且对周希汉说：“你过去，就只有前进，不要回来了。”突击队乘坐的是小木船。跟随他们下水的，是一群由济源县民兵组织的“葫芦队”。这些身上绑着葫芦的青年农民，个个是泅渡好手，他们在湍急的浊流中游在木船的前面和两侧，用充满血性的年轻的生命为突击队探水护船。船到河中央时，南岸的国民党守军发觉了，但是船上突击队员的机枪响了，“葫芦队”员手上的枪也响了。霎时间，黄河黑暗的河面上火光迸溅，爆炸声大作。突击队员和“葫芦队”的青年农民们不顾一切地向对岸靠近。
三十分钟后，第一批突击队员上了黄河南岸。
北岸部队开始了大规模的强渡。
因为船只很少，绝大部分官兵直接跳进河水中。不会水的官兵抓住的是一种黑糊糊的东西。这种奇特的渡河工具是当地老百姓帮忙做的，他们说元宵节耍龙灯的时候他们玩过这玩意儿，即用油布把棉花和秫秸包裹起来，分量轻但在水中浮力很大，而且即使中了子弹也仅仅是钻个孔。小船、油布包、木筏，甚至是门板，夹杂着巨大的胆量和勇气在黄河的急浪中翻滚。两岸的炮火都很猛烈，河面上水柱冲天。先上岸的突击队人数不多，但都是精选出来的官兵，他们勇猛地冲向国民党守军的防御据点。
在左路部队强渡的同时，右路先头部队二十二旅六十六团的两个连用偷渡的方式登上黄河南岸，之后迅速强占了五公里宽的滩头阵地，后续部队蜂拥而渡。
二十四日拂晓，陈赓乘船渡过了黄河。
这个夜晚陈谢集团的渡河行动引起了当地百姓的啧啧称奇，以至多年以后这一带还流传着“骑龙过黄河”的传说，说是陈将军的队伍到了河边，只见狂风怒号，河水翻腾，正无策的时候，一条巨龙自云中而落，颌首领命，大吼三声，驮起十万将士直飞南岸。
在战争中幸存下来的四纵官兵，长久地难忘那天晚上游在他们身边的那些“葫芦队”队员。这些青年农民知道自己的队伍为什么要离开丰衣足食的解放区，为什么要冒着枪林弹雨渡河到国民党统治区去，于是，这些精壮的青年汉子舍弃妻儿父母跟随至此，并决心为自己的队伍冒死一拼。在四纵官兵的心中，这些侠肝义胆的乡亲就是无所不能神通广大的“龙”。
二十四日，渡过黄河的四纵十旅二十九团突袭了石头山国民党守军，主力逼近洛阳外围的横水镇。十三旅三十九团仅以伤亡八人的代价攻克了新安县城。二十六日，十三旅三十七团冒雨强渡洛河，全歼宜阳城守敌。二十七日，十三旅三十八团沿陇海铁路急行军三十公里，与三十九团一起攻占渑池县城。随着右路第三十八军和八纵二十二旅攻击张茅镇和观音堂车站的成功，陈谢集团突破黄河天险之后，以伤亡千人的代价，将陇海铁路截断，开辟了洛阳至陕县之间的战场。
洛阳，古都老城，豫北重镇，此刻已被陈谢集团包围。
不论是陈赓还是谢富治，面对洛阳城，都不禁陡生攻占的欲望。
二十七日，蒋介石急令胡宗南将董钊的整编第一军和刘戡的整编第二十九军从陕北的米脂、绥德南撤，以加强西安的防守。同时，命令追击刘邓大军的整编第三师、整编十五师、整编四十一师和青年军二〇六师各派一个旅向西增援，连同原来驻守洛阳地区的四个旅，组成由李铁军为司令官的第五兵团；以分布在灵宝、陕县地区的新编第一旅、一三五旅、二十七旅、一六七旅以及青年军二〇六师一部组成陕东兵团，由西安绥靖公署陕东指挥官谢甫三指挥。两路大军的作战计划是：从东西两面形成夹击之势，歼灭陈谢部于立足未稳之时。
中央军委的电报连续到达。电报明确指出陈谢集团渡河后，主攻方向不应该向东，而应该向西，洛阳地区不应该使用主力，应该趁敌尚未部署完毕之时，出击陕东南地区，迫使胡宗南向陕南布防：
陈谢：
艳（二十九日）十五时电悉。（一）西面空虚，攻取较易，洛阳附近敌所必争，不应使用主力。（二）速以四纵全力、三十八军及二十二旅抢占陕县、灵宝、阌乡、洛宁、卢氏，相机抢占洛南、商县、商南。秦（秦基伟）纵位于新孟洛（新安、孟津和洛阳）地区，牵制洛阳之敌，以一部攻占宜阳、嵩县。（三）避开强固设防据点，专打守备薄弱据点，并力求运动战，求达机动迅速、广占敌区、多歼敌人之目的。（四）你们现在作战比在晋南时环境大不相同，每一大的行动计划必须事前报告军委，必须迅速报告敌情、我情、民情，我们方能及时帮助你们。此次渡河将重点放在东面，现在改变，丧失几天宝贵时间，给了胡宗南在西面完成部署的机会，极为可惜。但胡军主力尚在绥米（绥德和米脂）地区为我军所抑留，洛川以南只有几个旅及若干特种部队［炮兵等］，这点对于你们极为有利。
军委
三十日十三时
陈赓、谢富治立即意识到问题有些严重：“当时我们的主力在洛阳附近，如果攻洛阳，虽然敌人的第三师等部还未赶到，但亦无必克的把握。即使攻克，也不能巩固。”且“东西两面的敌人一旦靠拢，我们就很难展开，难于大量歼灭敌人。主力向西，乘虚歼灭陕县以西敌人，斩断敌人的东西联系，既能有利配合西北野战军作战，又便于多路向陕南、豫北挺进，开辟广大新区，更好地配合挺进中原的主力作战”。
陈谢集团立即全力向西。
九月七日，主力部队到达陕县地区。陈赓将指挥部设在陕县东南的菜园镇。这时，第三十八军和八纵二十二旅也前来会合了。
就在陈谢集团陈兵洛阳的时候，国民党军陕东兵团已经向东推进，到达了潼关以东地区，其兵力分布是：一三五旅和两个保安团重点防守陕县；新编第一旅和青年军二〇六师的一个团在灵宝东南一线防守，二十七旅的一个团由潼关增强灵宝方向，另一部和一六七旅的一个团在洛南和朱阳镇一带布防；整编三十六师的一个营和保安团防守卢氏县城。
陈赓决定：以一部监视陕县，另以一部奔袭卢氏，主力则绕过陕县，奔袭灵宝，割断潼关、陕县、卢氏之间的联系，创造各个歼敌的战机。
夺取灵宝，首先要攻克中国战争史中一个著名的要隘：函谷关。唐《元和郡县志》：“函谷关城，路在谷中，深险如函，故以为名。其中略通，东西十五里，绝岸壁立，岸上柏林荫谷中，殆不见日。东自崤山，西至潼津，通名函谷，号曰天险。”
攻击函谷关的是四纵十一旅。十一日夜，官兵们趁黑摸上去，接近关下的时候，国民党守军发觉，但是攻击已近在眼前。十一旅连续发起冲锋，最终把敌人压下山头，攻击中带头冲锋的三十三团一营营长熊广模阵亡。占领了函谷关，灵宝城尽收眼底。国民党守军为了稳定军心，加之认为共产党军队兵力不多，于是贸然离城出击，试图夺回函谷关上的高地。十一旅乘机发动全面攻击。混战中，新编第一旅旅长黄永赞及其部下五千六百余人被俘。
十一旅攻击灵宝的同时，十旅和第三十八军十七师攻占阌乡，十二旅攻克卢氏。陈赓一鼓作气，命令十旅、二十二旅和十七师逼近潼关，十二旅向洛南发展，十一旅和十三旅包围陕县。
十七日，在扫清陕县外围之后，十一旅攻东门，十三旅攻南门，五十五师攻北门，陈谢集团三路部队对陕县发动了全面攻击。国民党守军拥有十五门大口径榴弹炮，炮火被集中起来封锁东门，十一旅爆破组在仅有的六门山炮的掩护下，前仆后继，把两百公斤炸药送到了城门下。炸药引爆之后，整个陕县地动山摇，修筑城门工事的钢铁、木料、水泥、石块和大量的砖瓦在黑色的硝烟中飞溅起来，城墙被炸出了一个巨大的缺口。排长王荣泰大喊一声“上”，突击队员扑了上去。从突击出发地到被炸开的城门之间，有一片百米左右的开阔地，敌人在开阔地的一端构筑了工事和碉堡，机枪火力构成了密集的子弹封锁线。王荣泰的突击队中不断有人倒下，先是袁万才，然后是景文明，接着二班长包国士的胳膊被打断了。王荣泰喊：“我们要是英雄，敌人就是狗熊！”他把官兵们分成两个小组继续冲击。宁子清的四班占领了两个方形碉堡，然后掩护后面的两个班夺取残存的城楼。城楼上的守军拼命往下扔手榴弹，第一个冲上去的二班长包国士再次负伤倒下，副班长萧金来命令一个俘虏把班长背下去。班长刚被背走，他自己也中弹了。已经攻到城楼跟前的四班，只剩下副班长谭连城和战士袁竹林，两个人顽强地与国民党守军对峙着。王荣泰突击队打开了开阔地上的冲击道路，后续部队蜂拥而上。三个小时之后，陕县被攻占，国民党守军一三五旅旅长蒋公敏以及四千七百名官兵被俘。
陈谢集团主力西进之后，在东线留下了秦基伟的第九纵队，目的是给敌人造成主力仍在豫西的错觉，以牵制国民党军东线李铁军兵团。
第九纵队的转战历尽艰难。
对于第九纵队来讲，黄河以南完全是新区。这里“没有群众基础，没有后方支援，没有情报来源”，走到哪里都有枪声，朝他们射击的除了国民党正规军外，还有大量的土匪和地主武装。
在伊河附近，九纵险遭灭顶之灾，拿秦基伟的话讲是“差点被李铁军的整三师包了饺子”。当时，九纵前指率二十五、二十七旅冒雨南渡洛河，并开始攻击宜阳，而秦基伟率领的纵队机关和数千民工正在伊河以北等待渡河。晚上，秦基伟亲自带人查看水情，夜间实在看不清楚，加上只有两只小木筏，于是只好在河边宿营，等待天亮。宿营的时候，秦基伟很不放心，因为这里距离洛阳城仅十五公里左右，一旦有情况，驻守洛阳的整编第三师个把小时就能赶到。白天的时候，部队受到飞机轰炸，虽然敌人不一定知道伊河边的部队是九纵的首脑机关，但我军的行踪肯定是暴露了。另外，已经过河的二十七旅收缩了警戒，秦基伟身边只有一个警卫营。为了安全，秦基伟让警卫营营长任登仕派一个排前出三里之外，向洛阳方向侦察警戒。第二天，天还没亮，秦基伟就带着警卫员沿着河边查看水情，天上飞来的飞机让他骤然紧张起来：如果是轰炸的飞机，应该是从东往西飞，但此刻的飞机却是南北横飞，显然是为地面部队侦察来的。秦基伟正在琢磨，远处枪声响了，是警卫营派出侦察排的那个方向。
最不想与敌人接触的时候，敌人来了。
秦基伟和警卫员跑回宿营地，大喊：“有情况！”还在睡觉的人匆忙穿衣服拿起枪。作战处长连图钉都来不及取就把作战地图从墙上抓了下来。
短促间部署的分工是：秦基伟组织警卫营抵抗掩护，政委黄镇组织其他人员撤退。
秦基伟给警卫营下的命令是：“就地抵抗，一步也不能退！”
营长任登仕带着两个连钻进青纱帐，副营长王德远带着一个连上了北山制高点。很快，警卫营就与围过来的一个营的敌人接火了。
在黄镇的指挥下，机关、文工团和民工队不顾一切地渡河。
夜幕再次降临时，九纵所有的人都已转移到韩城附近，警卫营却一直没有消息。秦基伟派出寻找警卫营的人仍旧没有回音，如果天亮之后还找不到他们，弄不好就是一个营全打完了。秦基伟既焦虑又难过。半夜时分，突然有战士闯了进来，是警卫营的！战士刚喊了一声“司令员”，眼泪就掉了下来。不一会儿，营长任登仕也回来了，说伤亡一大堆，仗打得太窝囊。秦基伟说：“谁说窝囊？这是胜仗！你们掩护了纵队机关和这么多人安全过河，你们立了大功！”
九月上旬，九纵二十七旅分东西两路攻击嵩县。东路由副旅长唐万成指挥，部队先克白杨镇，再克鸣皋，但是打到田湖的时候，遇到了大麻烦。田湖是个大寨子，守军是由一个叫宋天才的国民党军退役师长指挥的一群土顽和保安部队，这些人打仗光着脊梁，双手驳壳枪左右开打，一股不要命的劲头，加之寨子工事坚固，二十七旅攻击三次均未成功。最后，一个连用打穿寨墙潜进去的办法才解决了战斗，但是攻击部队伤亡很大。二十七旅的西路部队在攻击西赵堡的寨子时，也遇到同样的麻烦。国民党守军大喊：“当年日本人没打开西赵堡，八路皮定钧也没有打开西赵堡，你们更不行！”部队连续攻击三次均没奏效，晚上的强攻也没能得手。第二天重新部署，八十一团三营营长刘占华率队连续突击，最终打了进去，但同样伤亡巨大。
“离开了解放区，我们就变成了没爹没娘的孩子，唯一能帮助我们渡过难关的只有我们的弟兄姐妹——来自太行山的七千多名民工。”——第九纵队离开太行山南下的时候，解放区的数千翻身农民随军作战——“部队打到哪里，参战民工就跟到哪里，太行人民要用全力支援部队打出去！”这些民工每人负重八十斤以上，在连绵的阴雨中长途行军，战斗打响时既要上前运送弹药又要向后转运伤员，每天都会遭到土匪武装的骚扰和敌人飞机的轰炸，但是他们的坚定而无畏令秦基伟终生难忘：
坦白地说，当时部队都有逃兵，但民工队伍中没有一个开小差的。形势那样紧张，那样混乱，但民工没有丢一点弹药，没有一个人掉队，没有一个人说怪话，那真是不穿军装的军队，甚至比军人还要过硬。毛主席写了一篇《愚公移山》，论起籍贯来，愚公也是太行山人。较起真来，太行山人何止能搬掉太行、王屋两座大山？在几十年风火血雨的革命斗争中，太行儿女同全国人民一道，搬掉的是整整一个黑暗的旧世界。
九月二十日，陈谢集团主力向西安方向前进，计划夺取潼关、华阴、华县、渭南、临潼、蓝田、商县、洛南、商南和山阳诸县，建立陕东根据地。
该日，蒋介石到达西安。
前一天，胡宗南从陕北回到西安。
无论是蒋介石还是胡宗南都认为，陈谢主力西进威胁西安乃是心腹大患。蒋介石命令：“三个月内彻底肃清陕北共匪，半个月打通陇海路。”胡宗南要求增加军力。无奈之下，蒋介石命令刚刚调往大别山的整编六十五师、位于晋南运城的整编第十师八十三旅和整编十七师八十四旅一部、位于陕北榆林的整编三十六师二十八旅等部队紧急空运西安。
如果陈谢集团主力继续向西，势必会与兵力强大的国民党军相遇。
刘伯承、邓小平来电，命陈赓部破坏洛阳至潼关间的陇海铁路，切断陕北战场与中原战场之间的陆路联系。部队奉命出击，炸毁观音堂附近的一座铁路大桥。陈赓亲自骑马到现场查看，指示工兵不要把大桥完全破坏了，只要炸掉两三个桥孔就可以了，他的理由是：现在不是抗日战争时期，而是我们的战略进攻时期，这个地区经过反复争夺最后定是我们的，因此炸桥时“既要使敌人不能在短期内修复使用，也要考虑到我们将来修复时方便”。
陈赓已经把这一带当成自己的区域了。
但是，继续西进的道路已被蒋介石紧急调来的几万大军封堵。
二十五日，中央军委发来电报，指示陈谢集团改变部署，主力秘密折回向东，打东面的李铁军兵团的六个旅。两天后，中央军委再次来电，强调说明如果打李铁军成功，不但对陈谢自己有利，对陈粟和刘邓也是有利的：
……你们南渡后第一个月作战成绩很好，歼敌二万余，控制渑（渑池）、陕（陕县）、灵（灵宝）、阌（阌乡）、宁（洛宁）、卢（卢氏）六县。原定第二步打西潼线（西安至潼关）上之敌，第三步出汉水、豫西南。因西潼敌已先我集中兵力，把握较少，故改变计划，东打李铁军，并相机占领郑洛（郑州至洛阳）以南、平汉以西若干县。包括作战与休息在内，估计大约一个月左右时间。如此举成功，不但对你们有利，对陈粟、刘邓亦有利［陈粟现正在曹县打十一师，估计罗广文十师将向曹县增援，刘邓主力亦在豫东南作战］。在你们打李铁军期间，胡宗南可能集中三四个旅向陕、灵、阌、卢进扰，援助李铁军。故在打李铁军之后，你们还要准备回头打可能进至陕、灵、卢之敌，以期在几个月内，歼灭几万敌人，控制新（新安）、渑、陕、灵、阌、宁、卢数县于我手。此数县群众，看见我军歼敌这样多，胜利这样大，加上你们的群众工作，就会敢于起来向地主斗争，并援助你们［群众最快要几个月内才能广大发动起来，不要企图在几星期内就能发动］。那时你们就可以一部留在北面，主力南进，攻占豫西南及汉水流域，把局面向前开展一大步……
部队之所以要从解放区打出来，目的就是在国民党控制区里开辟出一片新的根据地，建立支持持续作战的基地，这就是“将战争引向国民党区域”的真实含义。
二十六日，陈谢集团主力开始隐蔽东进。
这个举动完全出乎李铁军的预料。蒋介石正在西安督促胡宗南在潼关一线布防，东面的李铁军认为，共产党军队将从潼关附近继续西进，于是他命令整编十五师六十四旅占领铁门、整编第三师进占宜阳。他的部队一路向西推进，是为了配合胡宗南向东设防，以对陈谢部实施东西两面夹击——然而，陈谢部隐蔽东进，正是为了寻机作战，他自己却迎面而来了。
十月一日，四纵十三旅在新安以西的铁门附近与国民党军整编十五师六十四旅遭遇，当时整编十五师师长武庭麟正跟随着这个旅行动。双方都对如此迅速地接触没有思想准备，十三旅仓促攻击，六十四旅仓促防御，战斗很快形成僵持。六十四旅发觉陷入包围后决定突围，但被十三旅顽强地打了回去。第二天，十三旅和刚刚赶到的十一旅一起再次对六十四旅展开攻击，六十四旅支持不住突围溃败，四纵官兵紧追不放，除师长武庭麟带领少数人逃脱外，六十四旅两千一百余人被俘。
李铁军获悉六十四旅被歼，顿时醒悟，立即命令整编第三师放弃洛宁，向洛阳收缩。陈赓决定趁热打铁，命令官兵不顾一切前扑，将整编第三师截住。十月三日，陈谢集团主力逼近韩城镇。这时候，天降暴雨，伊河水猛涨，部队无法渡河，致使整编第三师的三个旅在韩城镇靠拢，并与位于伊河南岸的宜阳守军形成掎角之势。
两军隔着伊河对峙数日。
陈赓盘桓良久，决定以佯攻洛阳的办法调动当面之敌，寻找战机。
此时，洛阳城内国民党守军力量薄弱，只有青年军二〇六师和少数保安部队。
十月八日，陈谢集团十三旅、二十六旅向洛阳以西迂回，分别攻击偃师、孟津；九纵攻击伊川和宜阳；十旅、十一旅攻击洛阳西部的工业区。陈赓的真实想法是：如果不好打，就算是佯攻，吸引韩城镇的敌人回援，然后组织打援；如果好打，索性就把洛阳打下来。
洛阳受到攻击，城内的国民党守军不断告急，韩城镇的整编第三师匆忙回援。由于陈谢集团没有有效地控制洛河渡口和桥梁，致使整编第三师很快就到达洛阳城郊，接着一二四旅突破陈谢集团的阻击进入洛阳城内。
洛阳已经失去被攻克的可能。
陈赓果断决定停止对洛阳的攻击，将部队转移到铁门、新安一带。
至此，陈谢集团自南渡黄河以来，连续攻占县城十二座，歼灭国民党军四万余人，控制了陇海铁路两百五十公里的地段，割断了国民党军胡宗南与顾祝同两大军事集团间的联系，调动了进攻中原和进攻陕北的国民党军回援，并先后在嵩县、栾川建立起豫陕鄂第三军分区；在新安、渑池地区建立起太岳第五军分区；在卢氏、灵宝地区建立起豫陕鄂第一军分区，为豫陕鄂边根据地的创建奠定了基础，初步实现了中央军委预定的作战目标。
胡宗南的侧后被彻底搅乱了。
蒋介石也许此时才真正意识到，刘邓、陈谢南渡黄河从解放区出击的行动，远不像一些平庸的军事参谋们所说的那样，是共产党军队走投无路的绝望逃窜；也不像一些军事将领们所分析的那样，是共产党人为克服控制区内部的军事和经济危机而进行的攻城掠地，这实在是一次带有战略意图的协同军事行动。尽管蒋介石对这一行动将导致的后果还无法清晰地判断，但排解不开的复杂心绪却是异常真实的：毛泽东是个极难对付和揣摩的莫测之人。一九三四年秋，他从江西瑞金的根据地跑出来，国军上下都说赤匪在末路穷途之时开始仓皇逃窜。可是，结果呢？让蒋介石至今想起来都心惊胆寒。