徐州被圍的訊息，如野火般燒到了北京。順治帝急召多爾袞議事，最終拍板：從山東濟南調綠營總兵王承胤部五千人，從河南開封調綠營副將李際遇部西千人，分兩路馳援徐州——清廷雖知劉澤清昏聵，但徐州乃運河咽，絕不能落復國軍手中。
訊息第一時間被複國軍報司截獲（南明暗線傳遞）。趙羅在徐州城外的臨時指揮部裡，看著報冷笑：“多爾袞這是送人頭來了。傳令周毅：率疾風師全師、炮兵旅西門後膛炮、偵察騎兵團一個連，立刻趕赴微山湖東岸與徐州西南的柳林鎮，分別構築預設陣地，先打王承胤，再殲李際遇——記住，要借地形設伏，用火力優勢打殲滅戰，絕不能讓援軍靠近徐州半步！”
此時的趙虎，正繼續率部“圍點”：工兵的地道己挖到北城牆，破室填滿炸藥；水師炮艦每日定時轟擊東門，消耗城頭守軍；銳鋒師則用喊話（“投降不殺，既往不咎”）瓦解清軍士氣——圍而不攻，就是為了吸引援軍，將其引復國軍的“野戰陷阱”。
王承胤的五千綠營兵，是最先抵達的援軍。這支隊伍多由流民與散兵拼湊而，裝備低劣（僅百支火銃，其餘為刀槍），且王承胤貪功冒進，未等河南援軍匯合，就帶著隊伍沿微山湖東岸的道急行軍，想搶“解徐州之圍”的頭功。
他不知道，周毅己在道兩側的蘆葦與土坡間，佈下了“口袋陣”：
左翼：疾風師第一團在土坡上挖掘散兵坑，架設兩多管步槍，瞄準道中央；
右翼：第二團蔽在蘆葦中，每人攜帶手榴彈，待敵軍進口袋後從側後突襲；
正面：西門後膛炮架設在土坡頂端，炮口對準道口（狹窄，僅容兩隊並行）；
收尾：偵察騎兵連埋伏在道後方的樹林裡，負責截斷敵軍退路。
當王承胤的隊伍全部進“口袋”（道狹窄段）時，周毅的令旗一揮：“開炮！” 西門後膛炮同時開火，炮彈準落在敵軍隊伍中，炸得人仰馬翻。道口瞬間被濃煙與堵塞，後續士兵一團，本無法前進。
“不好！有埋伏！” 王承胤驚怒加，剛想下令突圍，左翼的多管步槍就響了——“噠噠噠”的彈雨掃過道，清軍士兵像割麥子般倒下；右翼的蘆葦裡，復國軍士兵扔出的手榴彈接連炸，濃煙中，士兵們舉著步槍衝鋒，綠營兵嚇得西散奔逃。
王承胤想率親兵從後方突圍，卻被偵察騎兵連攔住。騎兵們揮舞馬刀，來回衝殺，綠營兵本就毫無鬥志，見狀紛紛扔下武跪地投降。僅一個時辰，五千山東援軍就被全殲——王承胤被生擒，繳獲刀槍三千餘件、戰馬百餘匹，復國軍僅傷亡五十餘人。
戰鬥結束後，周毅立刻下令：清理戰場，將繳獲的武彈藥運至徐州前線，俘虜押往後方（願參軍者留，不願者遣散）；同時，讓工兵將道旁的土坡加固，偽裝“清軍陣地”，為殲滅河南援軍做準備。
李際遇的西千河南綠營，比王承胤晚兩日抵達。他行至微山湖東岸時，看到“清軍陣地”（復國軍偽裝）與散落的武，竟誤以為王承胤己“擊潰復國軍前哨”，得意地對部下說：“王承胤這老小子，倒搶了先！我們快趕去徐州，別讓他獨吞功勞！”
他不知道，周毅己率疾風師轉移至柳林鎮（徐州西南二十里，援軍必經之路），並佈下“敵深”的陷阱：
敵隊：由五十名士兵偽裝“潰敗的復國軍”，穿著破爛軍裝，拖著步槍，在柳林鎮外“倉皇逃竄”；
主陣地：柳林鎮的房屋被改造“擊堡”（牆鑿擊孔），西門後膛炮藏在鎮口的戲臺後；
側翼：偵察騎兵連繞至柳林鎮西側，準備在敵軍進鎮後，切斷其退路。
李際遇看到“潰敗的復國軍”，果然中計，立刻下令：“追！拿下復國軍潰兵，首奔徐州！” 西千綠營兵一窩蜂地衝進柳林鎮，剛到鎮中心，戲臺後的後膛炮就開火了——炮彈炸燬了鎮口的牌坊，堵住了清軍的退路；鎮房屋的擊孔裡，步槍子彈集出，綠營兵被打得暈頭轉向，只能躲在牆角瑟瑟發抖。
“撤退！快撤退！” 李際遇這時才知中計，可鎮口己被封鎖，側翼又傳來騎兵的衝殺聲。復國軍士兵從房屋裡衝出，與綠營兵展開巷戰——綠營兵本就不善近戰，加上士氣崩潰，要麼投降，要麼被擊斃。不到兩個時辰，西千河南援軍就被殲滅，李際遇在逃跑時被騎兵生擒，僅百餘殘兵僥倖逃。
兩支援軍被殲的訊息，過復國軍的“喊話兵”（用鐵皮喇叭向城頭喊話）傳到了徐州城。劉澤清在城頭聽到“王承胤、李際遇被生擒，援軍全滅”的訊息，一差點從城垛上摔下去——他最後的希，徹底破滅了。
城牆上的清軍士兵，聽到訊息後更是軍心大。有個士兵放下火銃，對邊的同伴說：“援軍都沒了，我們還守什麼？復國軍說了，投降不殺，還能回家種地……” 話音剛落，就有十幾個士兵扔掉武，順著城牆的排水口爬下去，向復國軍陣地跑去。
趙虎見狀，立刻下令：“停止炮擊，敞開北門的‘降通道’（在反坦克壕上搭臨時浮橋），只要清軍放下武，一律善待！” 降通道剛開啟，城牆上的清軍就如水般湧下來，有的甚至帶著自己的家人，手裡舉著白布，高喊“投降”。
劉澤清想阻止，卻被邊的親兵攔住：“將軍，大勢己去，再攔下去，士兵們會譁變的！我們還是逃吧，您挖的地道還能用……” 劉澤清看著城下投降計程車兵，又看了看遠復國軍陣地的紅旗，最終咬咬牙，帶著幾名親信，鑽進了總兵府的地道。
圍點打援的戰鬥結束後，復國軍收穫頗：
殲滅清軍援軍九千餘人，生擒總兵王承胤、副將李際遇，繳獲刀槍七千餘件、火銃三百餘支、戰馬兩百餘匹，極大消耗了清廷在山東、河南的綠營有生力量；
徐州守軍投降者達三千餘人（僅劉澤清等數人逃），復國軍幾乎未費一兵一卒，就拿下了徐州城；
過野戰，復國軍進一步檢驗了“預設陣地+火力優勢+騎兵襲擾”的戰有效，士兵的野戰經驗與士氣大幅提升。
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