1943年3月，3師赴延安中央黨校學習的團以上幹部，在連雲港附近海域與日軍的海上巡邏艇發生遭遇戰，師參謀長彭雄、8旅旅長田守堯等16位同志在戰鬥中壯烈犧牲。這一重大損失，使3師在1955年開國將軍名錄上少了好幾位中將和少將。
在打擊敵人方面，根據地軍民妙計迭出，甚至還發明了＂臭狗陣＂，取得了奇效。1943年7月，淮海3支隊支隊長覃健率7團、8團一部圍困沭陽縣桑墟偽據點。因據點設防堅固，我缺乏重火器，7團幾次強攻，甚至採取挖地道爆破、用土＂火箭＂和土炮攻擊，均未奏效，且傷亡較大。戰鬥中，副支隊長兼7團團長宋耀南負重傷後犧牲。
不得已，7團改變戰術，對敵實行＂長圍久困＂。當時根據地正在開展打狗運動，以避免部隊夜間運動時狗吠引起敵人注意。3支隊參謀長王通吾靈機一動，建議對敵實施臭狗陣，將1000多條死狗投放在敵據點周圍。三伏盛暑，死狗很快腐爛，臭氣熏天。據點裡的偽軍被熏得惡心腦脹，水喝不進，飯吃不下，全身浮腫。敵人幾次想趁夜搬走死狗，都被我圍困部隊火力阻止。
8月19日，沭陽偽軍400餘人企圖增援桑墟，被7團擊退。桑墟之敵黔驢技窮，被迫請求與我軍談判。為利今後進行爭取、瓦解偽軍工作，在其承諾放棄據點，保證今後不再勾結日軍對我根據地進行騷擾破壞的條件後，支隊首長指定一條路線讓其撤出桑墟。圍困28天後即8月20日夜，敵放棄據點竄回房山，我收複桑墟。戰後，淮海軍分區授予7團＂長圍致勝＂錦旗一面。
1944年3月，淮海軍分區集中第1、4支隊、2支隊6團和漣水、沭陽、灌雲三縣縣總隊，發起高溝、楊口戰役，歷時16晝夜，攻克了深入淮海根據地東部最大的據點，全殲偽36師72旅兩個整團和一個保安團等部3400餘人，收複500多平方公里土地。
1945年4月，3師又發起阜寧戰役，殲滅偽第5軍王清翰部4000餘人，攻克阜寧城及其外圍據點22處，給號稱＂老中央＂的正規偽軍以沉重打擊，鞏固與擴大了蘇北解放區。阜寧是新四軍在蘇北敵後戰場從日偽軍手中解放的第一座城市，表明3師已能打城市攻堅戰。
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