建文四年，燕王朱棣的靖难之师挥师南下，势如破竹。在绕过坚守不出的徐州后，燕军于三月初一进逼宿州，初九抵达涡河。南军大将平安率部追击，却在三月十四日的淝河遭遇朱棣精心设下的伏击，被迫退回宿州固守。
三月二十三日，朱棣派遣部队切断徐州粮道，与铁铉所部展开拉锯。四月十四日，燕军抵达睢水小河，搭建浮桥，与对岸的平安、何福大军隔河对峙。南军粮草耗尽之际，朱棣决定夜袭，却恰逢徐辉祖援兵赶到。四月二十二日，双方在齐眉山展开激战，南军大胜，燕将李斌阵亡，燕军士气受挫。
此时南军连战告捷，加之天气暑热，燕军陷入进退两难的窘境。四月二十三日，众多将领提议北返休整，朱棣勃然大怒。大将朱能力排众议，以“汉高祖十战九不胜，卒有天下”之言激励军心，坚定了朱棣继续南下的决心。
此时，朝廷误信燕军兵败的传言，将徐辉祖紧急召回京师，南军防线出现空缺。四月二十五日，何福移营至灵璧，与平安合兵，深沟高垒，意图作长期坚守。由于粮道被燕军屡屡骚扰，平安亲率六万兵马护卫粮草。四月二十七日，朱棣率精锐突袭平安运粮部队，将其分割包围；何福全军救援时，又遭朱高煦伏兵突击，大败而走。
南军粮尽援绝，何福与平安决定在四月二十九日清晨以三声炮响为号，突围至淮河就粮。巧合的是，次日燕军发动总攻的信号也正是三声炮响。炮声响起，南军误以为是己方突围信号，争相涌出营垒，阵型大乱。燕军趁势猛攻，南军顷刻间溃不成军。
灵璧之战以这种戏剧性的方式意外落幕。此役燕军大获全胜，生擒包括陈晖、平安、马溥、徐真、孙成在内的三十七员南军将领，俘获四名内官、一百五十名朝廷文臣，缴获战马两万余匹，投降者不计其数。仅有何福单骑逃脱。
这场战役彻底击溃了南军主力，此后燕军在长江以北再未遇到有力抵抗。值得一提的是，灵璧附近正是约一千六百年前决定楚汉命运的垓下古战场，历史的巧合在此刻显得格外意味深长。与此同时，按照齐泰、黄子澄的筹划，辽东南下的援军欲与铁铉会师，也在五月初一于直沽被燕军击溃，南方的抵抗力量至此已基本瓦解。
灵璧之战不仅是靖难之役的关键转折点，也展现了古代战争中信息传递、信号协调的致命重要性。一次信号的误解，足以改变整场战役的走向，乃至整个王朝的命运。此战之后，朱棣通往南京的道路已是一片坦途。
