战前，第一师又对部队进行编组，将互相较为了解、战斗作风特长相仿的部队，临时编成一个建制，共编为三个纵队、一个总预备队，适当调整了组织与干部。
在战役发起前十余天，第一师还由师部和各主攻部队派出得力干部，进入车桥和芦家滩伏击阵地作实地侦察，并依据实地情况，进行战前训练。
车桥战役的政治动员工作做得很充分，当时召开了各种形式的动员会，颁布了战时奖惩条例，组织了突击队、突击组，互相提出战斗竞赛。
在组织指挥上，一师前方司令部与一分区司令部暂时合并，组成野战司令部。粟裕和副师长叶飞也作了分工，叶飞负责战场指挥，粟裕掌握全局。
3月5日凌晨，车桥战役正式打响。主攻部队第七团采取远程奔袭手段，利用夜暗从日伪军外围据点之间直插车桥，以隐蔽迅猛的动作，从南北两面同时发起突然攻击，仅25分钟就突破土围，攻入镇内。