1947年底，師長羅廣文調任第10訓練處處長，副師長熊綬春繼任師長。其後，整編第10師在冀魯豫戰場和中原戰場，先後參加了魯西南戰役後期作戰、阻擊人民解放軍挺進大別山的曹縣戰役（土山集戰役）、大別山清剿戰役、宛西戰役、宛東戰役、平漢路進攻戰役等作戰。

1948年5月初，中國人民解放軍中原野戰軍根據中共中央軍委指示，決定發起宛西戰役。

以所部第2、第4縱隊和西北民主聯軍第38軍一部、桐柏軍區部隊主力及華東野戰軍第10縱隊等部組成主作戰集團,由第4縱隊司令員陳賡統一指揮，負責圍殲南陽 (簡稱宛)以西地區國民黨守軍；另以5個縱隊組成保障集團，執行牽制與打援任務。2日至10日,主作戰集團以遠程奔襲、突然圍攻的動作，攻克設防堅固的鎮平、內鄉、鄧縣等縣城及西峽口、荊紫關等地，殲敵一部。隨後對分散在各地的殘敵採取軍事清剿與政治攻勢相結合的辦法，迫其迅速瓦解。至14日,共殲滅國民黨軍整編第9師1個團及5個保安團全部、13個保安團大部。15日至17日，主作戰集團乘勝向南擴展，又克湖北省光化縣城、老河口鎮等地，殲國民黨軍第104、第163旅各1個團。第9縱隊在當地軍分區部隊配合下，於17日在滎陽和密縣以西殲暫編第26旅1個團、整編第47師第127旅大部。第8縱隊於14日攻克許昌縣城,殲獨立第21旅。此役共殲國民黨軍2.1萬餘人,解放縣城9座,擴大了中原解放區。