抗战期间的1944年2月，中共苏中区党委决定向分割了苏中一、二分区的车桥镇发起进攻，夺取这一地区的控制权。
粟裕等新四军首长经过反复思考权衡，决定由任新四军第1师副师长、第1旅旅长兼政委的叶飞担任野战司令部司令，集中5个团兵力，组成3个纵队，其中1个纵队攻坚，两个纵队打援。
在叶飞的率领下，3月4日午夜，担负主攻任务的新四军部队发起进攻。在战斗中，战士陈稻田，腰上别满手榴弹，背上梯子、冒着弹雨，飞身爬上碉堡顶盖，用十字镐挖开窟窿后，将手榴弹塞进了碉堡，消灭了里面的敌人；战士蔡心田发挥“百步穿杨”神技，将手榴弹准确地从枪眼里投进敌人碉堡。不久，围墙即被突破。到5日下午2时，车桥内的碉堡陆续被新四军攻克。
5日下午4时，240名日军乘坐7辆卡车从淮安来援。新四军战斗警戒分队在周庄与敌接触后撤回，敌继续进至韩庄附近，进到新四军阻击阵地约500米时，被新四军轻重机枪击毙数十人。慌乱中，其余敌人向后撤退，结果被逼入新四军预设的地雷阵，被炸得血肉横飞。这股日军不敢沿公路继续前进，遂跳下车撤至韩庄固守。
在部队进行阻击作战的同时，叶飞得到报告说：驻淮阳、淮安、涟水等地的日军也开始分批增援车桥的。获此情报，叶飞立即通知各部继续做好打援的准备。
果然，时隔不久，日军增援部队约200余人赶到，但被新四军阻击部队击退。接着第二批、第三批、第四批也陆续到来，结果无一例外地遭到新四军的拦截阻击，最后全部退入韩庄。
天黑后，日军组织了几次偷袭和突围，均遭到新四军的有力还击。到晚9时，新四军各部完成包围，从不同方向向韩庄日军发起攻击。经过1个多小时的拼杀，猬集韩庄的日军，少数在混乱中冲出，大部被歼，日军指挥官三泽大佐受重伤被俘，不久死在新四军部队的担架上。
6日2时许，日伪援兵溃乱，四散逃窜。有的跳进芦苇淤泥里，有的窜到我打援纵队指挥所附近，被警卫员、通信员捉住。下半夜，阻击中被打散、侥幸冲出的日伪军，大部分被活捉。正在此时，120名日军乘汽车企图冲进韩庄，遭新四军特务营等拦路阻击，只好转身逃回周庄据点。听见汽车马达声，原本没被新四军战士发现的一群日伪军立即从藏匿的芦苇淤泥里跳了出来，向汽车跑去，结果没追上汽车，反而暴露了目标，被新四军战士全部活捉。
车桥战役歼灭日军465人(俘48人)、伪军800余人，缴获平射炮2门，枪弹及其他军用品一批。赴中央参加党的第7次代表大会的新四军代军长陈毅、政委刘少奇，从延安来电，嘉奖1师参战部队官兵：“车桥之役，连战皆捷，斩获奇巨，发挥了我第1师历来英雄果敢的作战精神，首创了华中生俘日寇之新纪录。”
