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1946年8月上旬，为策应解放军山东、华中野战军作战和支援中原军区突围部队作战，解放军晋冀鲁豫野战军首长遵照中共中央军委的指示，决心出击陇海铁路中段，首先袭击开封、徐州之间国民党军守备薄弱的城镇据点，破坏与控制铁路，然后攻取铁路以南各县城，开辟战场，调动敌人，求得在运动中歼其一部。
8月10日夜，冀鲁豫军区六纵（下辖十六、十七、十八旅）及配属给六纵作战的三纵八旅按照上级命令，迅速插到兰封城外。
兰封城是陇海路中段的交通枢纽，也是蒋介石大举进攻解放区的重要前进基地，城中存放了大批军用物资。该地守敌为国民党第五十九师七十四旅二二〇团两个营、兰封保安团以及国民党兰封专署所属地方武装共3300余人。
六纵司令员王近山根据侦察情报进行了周密部署：六纵十六旅从城东和城北发起主攻，十七旅从城南和城西助攻，并负责歼灭兰封火车站守敌；十八旅以两个团的兵力向考城警戒并负责扫除曹庄、红庙的敌人守军，一个团为总预备队；配属给六纵作战的三纵八旅以两个团攻击罗王火车站和曲兴集，以一个团阻击开封援敌。
各部得到命令后，迅速进入指定位置。夜11点半，担任主攻的十六旅四十六团的两个突击连悄悄渡过护城河，迅速攀墙而上。敌人做梦也没想到解放军的到来如此迅速，守备十分松懈。直到突击连的大批战士登上城后，守敌才发现开枪。突击连指战员在城下火力的掩护下和敌人激战，仅用7分钟就突破城墙、攻入城内，摧毁了敌人的碉堡和工事，分头向敌兰封专署和军火库发起猛攻。
四十六团二营五连的战士很快攻到敌人专署门外。里面的敌人一触即溃，在解放军的强大攻势下，部分被消灭，其余的纷纷据守投降。与此同时，四十六团一营二连指战员一路猛打，很快包围了位于城东南的军火库。里面的国民党守军凭借坚固的围墙和充足的武器，拼命射击企图固守待援。二连战士很快拿出从此前敌人手中缴获来的美式火箭筒，向着军火库周边连射两发，两声巨响后，钢筋水泥的围墙被炸出两个大洞。守敌见状，大叫“不要开炮了，再开炮弹药库就爆炸了！”乖乖缴械投降。军火库里的10门火炮、130挺轻重机枪、1750支步枪、50余万发各种枪弹被解放军缴获。与此同时，助攻方向的解放军战士也冲入城中，投入消灭残敌的战斗。
这时，十七旅部队也打响了歼灭兰封火车站守敌的战斗。工兵部队刚在铁道上埋设了地雷，一列满载国民党军用物资的军列就开了过来，随着爆炸响起，火车头出轨，解放军战士迅速冲了上去，经过短暂的战斗，消灭了敌人的机枪手。在强大的攻势下，负责押车的国民党整编第十一师十八旅直属队放下了武器。车上装载的大批军用物资、100多匹战马以及六纵急需的医疗器械全被缴获。
在攻打火车站时，解放军遇到了敌人的强烈抵抗。原来白天有一列满载弹药、车辆、11辆坦克以及一个营敌人的列车停靠在兰封火车站。车上的敌人见解放军来攻，急忙钻进坦克，向解放军开枪开炮。解放军向坦克投掷手榴弹，但无法击穿装甲。不久，敌人的几辆坦克解开固定锁链，从列车上开了下来，企图冲进城去，解救城内残敌。解放军战士遂使用战防枪、火箭筒向坦克射击，坦克里的敌人顿感威胁，急急退了回去。解放军指战员乘机对火车站发起猛攻，很快夺取了火车站，将大部分残敌压缩到坦克周围和列车上。
不久，消灭城内守敌的解放军部队也赶来助战，大家在敌人坦克可能逃走的方向挖掘了壕沟，敌人已成瓮中之鳖，但仍依仗火力强大，拒绝投降。天明后，解放军点燃了火车中装载的弹药，于是列车开始一节一节地燃烧、爆炸。坦克里的敌人发现冲不出去，又害怕被烧死、炸死，只得爬出坦克，冒着烈火一股脑向东南方的水塘冲去，企图从这里游泳逃走。这股敌人为了逃命，好不容易游上岸，却把武器全部丢到水中，结果上岸后就被等候多时的五十团三营战士包围，全部做了俘虏，丢下的11辆坦克和6辆汽车也被缴获。