1948年9月12日，辽沈战役打响， 11月2日胜利结束，歼灭国民党军队472万人。紧接着，淮海战役在11月6日打响，到22日第一阶段结束，全歼敌黄百韬兵团5个军。蒋介石惊恐万状，急调黄维、李延年兵团驰援徐州，原属汤恩伯兵团的第八十五军，也划归黄维的第十二兵团，急急开赴徐蚌前线。廖运周和地下党委的同志们意识到，邓小平指示中说的“大仗”时机到了，个个摩拳擦掌决心在前线举行起义。
11月24日，第八十五军从蒙城开到双堆集的赵庄。黄维把兵团司令部安在南坪集，命令各军向宿县攻击前进。不料，解放军暗中向南移动占领了蒙城，一下子切断了黄维兵团的后路，把黄维兵团包围在一个设计好的“口袋”里。黄维发觉情况不好，急欲跳出我军的包围圈，但仍自恃兵力雄厚，计划从每个军各挑选一个精锐师，以4个主力师齐头并进的战术，迅速向西方突围。战斗力相对较强的一一○师，“有幸”被黄维给挑选上了。
黄维的第十二兵团虽然已被解放军包围，但该部武器装备精良，而且尚未受到解放军的重大打击，如果4个主力师同时朝一个方向拼力突围，还真有可能被他给跑掉了。廖运周一接到突围的命令，马上就派人向解放军报告黄维的部署，同时要求利用突围之机举行起义，请求解放军予以接应。
为了打乱敌人的部署，廖运周向黄维建议：“4个师齐头并进，在狭小的地带展不开兵力，不如用一个师打前锋，其他3个师在后面策应；前锋师进展得手，后面的3个师迅速跟上，以扩大战果。”并且雄赳赳地表示：“如果司令官信得过我，一一○师愿为开路先锋打头阵。”
黄维听了高兴万分，对廖运周又是夸奖又是鼓励，并拿出一瓶白兰地，斟了两杯信任地说：“这瓶酿造多年的白兰地，我珍藏很久一直舍不得喝。现在我先敬你一杯，预祝你旗开得胜！剩下的等到开庆功会时，我还要再敬你。”
廖运周心里暗笑：“你还会有开庆功会的日子吗？”
在一一○师正面的部队，是中原解放军的第六纵队。廖运周要求六纵闪开一个口子，让一一○师过去后再把口子合上。但是，六纵只有4个旅的兵力，闪开口子后万一合不拢，被后面的敌人跟着冲出去就糟了。事关重大，他们赶紧向刘邓首长报告，刘邓首长回电指示：“要不惜一切代价，坚决粉碎黄维兵团的突围企图，同时要严密组织，保证一一○师起义成功。”
11月27日早晨6时，一一○师（缺一个团）官兵5500余人，按计划开出双堆集地区的周庄、赵庄。官兵们的手臂上扎着白毛巾，冒着淮北平原刺骨的寒风，迅速向解放军的阵地前进。从双堆集到吴大庄、西张庄30华里的行军中，黄维不断用报话机向廖运周询问“突围”的情况，廖运周也在一路上不断报告：“进展顺利，已突破共军的第×道阵地，正在继续加速前进。”
两个小时后，一一○师起义官兵按照预定的路线，全部通过了解放军的前线阵地。我第六纵队迅速合拢口子，进入阵地并封闭了通道。跟在一一○师后面的敌人部队，突然遭到我军的迎头痛击，急忙向黄维报告：“共军火力猛烈，我军伤亡很大！”黄维十分奇怪，又问廖运周已到了哪里。廖运周回答说：“正在前进，一切正常。”黄维有些怀疑马上派飞机侦察情况。廖运周按和黄维约定的信号，向飞机表示“一切正常”。飞机盘旋了几周后飞走了，廖运周下令关闭全师的报话机，连同电台一起上交师部，切断了同黄维的一切联系。
当天下午，一一○师炮兵营参加了阻击黄维兵团突围的战斗。当晚，刘邓首长派第二纵队政委王维纲，代表刘邓首长看望起义部队官兵，在连以上军官会议上宣布廖运周是共产党员。
11月29日，廖运周发出《廖运周将军给毛主席、朱总司令致敬电》和《廖运周将军致第十二发来贺电，高度赞扬了原国民党第一一○师官兵的义举，鼓励他们为革命再立新功。
1949年1月10日，淮海战役胜利结束，共歼灭国民党精锐部队555万人，基本上解放了长江以北的华中、中原地区，直接威胁到国民党政府的首都南京。蒋介石于1月21日宣告“引退”。
淮海战役后，起义的国民党军第一一○师，改编为中国人民解放军第四兵团第十四军第四十二师，廖运周任师长。
三、义乌城下，廖运升弃暗投明
在淮海战役中，廖运周率国民党第八十五军一一○师光荣起义。蒋介石既痛恨廖运周的叛逆，又爱惜嫡系部队的这个番号，于1949年3月，将暂编第一师改编为第八十五军一一○师。有趣的是，这个同番号师的少将师长，正是率前一个一一○师起义的将官廖运周的堂兄弟、从黄埔军校第四期毕业的廖运升。
蒋介石难道就不怕廖运升也学廖运周的样，兄弟俩殊途同归都投向共产党？蒋介石当然是有所顾虑的，但为了稳定军心他已别无选择，这个过程，还得从廖运泽的重新被起用说起。
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