1943年，国民党顽固派发动的第一、第二次反共高潮被打退后，淮北的新四军部队为争取改善国共关系，加强抗日团结，从多方面做了许多努力。但是国民党顽固派不仅不收敛，反而变本加厉地在淮北推行消极抗日、积极反共反人民的政策。
2月，国民党顽固派、江苏省主席兼鲁苏战区副总司令韩德勤受到日军攻击，溃不成军。在新四军四师的掩护和救济下，韩德勤部得到充分休整、元气日渐恢复。就在此时，韩德勤却恩将仇报，再次挑起摩擦，率部进占淮北根据地中心区，盘踞在山子头等地，大肆逮捕、屠杀共产党人，叫嚣要建立“反共基地”，并企图与东进的国民党军王仲廉部实施“夹击”，一举“吃掉”新四军四师。韩德勤忘恩负义的罪恶行径，激起了抗日根据地军民的无比愤慨。新四军军部在截获了顽军要发动突然的军事进攻的电报后决定，集中新四军四师主力及二师、三师以及淮海军分区等部分部队统一归四师师长彭雪枫、政委邓子恢指挥，先集中兵力给韩德勤以坚决打击，然后再掉头迎头痛击王仲廉部的进犯。
为给韩德勤最后一次机会，淮海军分区派人劝告韩德勤，希望他遵守和新四军之间的协议，顾全大局，共同抗日。然而韩德勤的气焰愈加嚣张。
新四军四师师长彭雪枫、政委邓子恢遂于3月17日下午召集九旅、十一旅、七旅、五旅、骑兵团首长参加作战会议。会议决定发起山子头反击战，由九旅旅长韦国清率九旅担任主攻，力求全歼驻扎在山子头地区的韩德勤总部和王光夏的保安第三纵队主力。而第十一旅三十一、三十二团各1个营及五旅4个连统一归十一旅旅长滕海清、政治委员赖毅指挥，攻击顽军独立第六旅。鉴于当时，新四军正在各地执行反“扫荡”任务，部队比较分散，九旅只有二十五、二十六团两个团的兵力，彭雪枫决定师警卫营划归韦国清指挥。
山子头是成子湖西北岸的一条西南、东北走向的土岗子，岗上有孙圩、韩圩、王圩、裴庄等主要村庄。经侦察，韩德勤总部和王光夏的保安第三纵队分别盘踞在这几个圩子里，共3000余人，还有9000人驻扎在附近，韩德勤的总部设在王圩比较坚固的一座庄院里。为了圆满完成上级交给的任务，韦国清决定实施“擒贼先擒王”的作战方案，即集中两个团的大部兵力，一举攻歼韩德勤、王光夏驻扎的总部。
17日晚8时，韦国清率部队秘密出发，向山子头方向前进。深夜11时，突然天降大雨，九旅指战员冒雨疾进。为了防止掉队和迷失方向、按时到达攻击位置，指战员采取后面的人扯前面人衣服的做法，一个紧跟一个前进，终于在预定时间内赶到指定位置。韩德勤部虽然设有固定哨和游动哨，但做梦也没有想到新四军会冒雨夜袭，全都撤回房内躲雨，九旅先头部队接近其前沿阵地时，韩德勤部仍未察觉。
18日零时，战斗打响。九旅指战员迅速突破外围防线，以机枪封锁院门，并登上韩总部所在屋顶，向院内扫射。顽军被打了个措手不及，死伤惨重。慌乱中，韩德勤亲自督战，指挥院内顽军拼命顽抗。九旅战士们随即在顽军据守的房顶上扒开几个洞口，向房内扔手榴弹，随着一阵轰轰的响声，顽军纷纷举手投降。王光夏龟缩在房内拒不投降，被九旅战士一枪击毙。到凌晨4时许，山子头地区的顽军悉数被新四军消灭。韩德勤换上士兵军装，躲进俘虏群里，企图蒙混过关，但马上被新四军认了出来，只得乖乖投降。
与此同时，十一旅展开攻击后，与顽军形成了对峙。战斗持续到上午10时，顽军部分部队仍在负隅顽抗。彭雪枫接到报告后，立即命令九旅集中力量，协助十一旅对顽军发起猛攻。不久，新四军各部相继赶到，投入最后的战斗。顽军旅长李仲寰企图突围，被新四军击毙。从攻击开始直到战斗结束，整个山子头战役共计15个小时，韩德勤部顽军尽数被新四军歼灭。已经越过津浦路，进到灵璧以北的顽军王仲廉部，得悉韩德勤部被全歼，立即逃回津浦路西。至此，国民党顽固派东西合击新四军的阴谋被彻底粉碎。
