1948年秋，東北戰場上敵我力量對比發生了根本性的變化。東北解放區已擁有該地區97%以上的土地和86%以上的人口，并控制95%的鐵路線。東北野戰軍經過休整補充，到1948年8月止，擁有約70萬人，另有地方部隊33萬人，并有一支頗具威力的炮兵部隊。國民黨軍隊雖仍有55萬人，但被分割在長春、沈陽、錦州等孤立的地區內。由于北寧鐵路若干地段和營口為解放軍所控制，長春、沈陽的國民黨軍隊通向關內的交通已被切斷，補給全靠空運，物資供應不能滿足需要，處于十分困難的境地。在全國各戰場中，東北戰場的形勢對人民解放軍最為有利，已經具備進行戰略決戰的基本條件。

　　1948年春，即東北野戰軍的冬季攻勢臨近結束時，蔣介石曾設想放棄沈陽，打通北寧線，將主力撤往錦州，伺機轉用于華北、華中，但又顧慮這樣將在政治上、軍事上造成嚴重后果，因而遲疑未決。最后蔣介石仍決定固守東北，以利于鞏固華北，并決定采用“集中兵力，重點守備，確保沈陽、錦州、長春，相機打通北寧路”的方針。其具體部署是：以東北“剿總”副總司令兼第一兵團司令官鄭洞國率2個軍6個師共10萬人防守長春，牽制東北野戰軍部分主力；以東北“剿總”副總司令兼錦州指揮所主任范漢杰率4個軍14個師共15萬人，防守義縣至山海關一線，重點為錦州、錦西地區，以確保同關內的陸、海聯系；以東北“剿總”總司令衛立煌率8個軍24個師共30萬人，防守沈陽及其附近地區，作為防御中樞，以確保沈陽，支援長春、錦州。

　　中共中央軍委根據東北國民黨軍隊有可能撤退的情況，曾于1948年2月7日致電東北野戰軍，提出下一步作戰應考慮以主力轉至北寧線，截斷敵軍由陸上撤退的通路，封閉敵軍在東北加以各個殲滅的戰略設想。9月7日，中央軍委進而確定東北野戰軍南下后的攻擊重點應指向北寧路上的重鎮錦州，“而置長春、沈陽兩敵于不顧，并準備在打錦州時殲滅可能由長、沈援錦之敵”，確立打“前所未有的大殲滅戰的決心”毛澤東：《關于遼沈戰役的作戰方針》(1948年9月、10月)，《毛澤東選集》第4卷，人民出版社1991年版，第1335、1336頁。。中央軍委一再指出，攻占錦州是東北“整個戰局的關鍵”。東北野戰軍司令員林彪在此前后長達半年多的時間內，強調南下北寧路作戰困難，徘徊猶豫于攻錦、攻長之間，甚至在遼沈戰役發起后20天，部隊已兵臨錦州城下的關鍵時刻，仍然提出或繼續打錦州、或回師打長春的建議。直到10月3日，林彪才致電中央軍委，放棄打長春的想法，最終定下“仍攻錦州”的決心，并為此調整部署，把主要兵力配置于錦州方面。10月4日，中央軍委復電林彪等東北野戰軍領導人，指出：“你們決心攻錦州，甚好甚慰。”“在此以前我們和你們之間的一切不同意見，現在都沒有了。希望你們按照你們三日九時電的部署，大膽放手和堅持地實施。”《軍委關于接受平分兵力的教訓迅速攻打錦州給林彪等的指示》(1948年10月4日)，中央檔案館編：《中共中央文件選集》第17冊，中共中央黨校出版社1991年版，第373-374頁。由此，遼沈戰役才真正形成具有戰略決戰性質的大殲滅戰。

　　遼沈戰役是9月12日在北寧路打響的。蔣介石深感形勢嚴重，于9月30日飛抵北平，10月2日又飛到沈陽，同傅作義、衛立煌商討對策，決定從華北及山東緊急海運7個師到葫蘆島，會同錦西、葫蘆島原有的4個師共11個師組成“東進兵團”，自錦西增援錦州；從沈陽抽出5個軍11個師組成“西進兵團”，自沈陽西進援錦。東北野戰軍在定下攻錦的決心后，其5個縱隊及炮兵縱隊主力共約25萬人，在司令員林彪、政治委員羅榮桓的指揮下，于10月9日發起錦州外圍作戰。10月10日，國民黨軍“東進兵團”開始出援，并猛攻自錦西通往錦州的要隘塔山。東北野戰軍預先設置在塔山地區的兩個縱隊進行頑強阻擊，鏖戰六晝夜，打垮國民黨軍隊的數十次沖擊，成功地阻止了它的東進。其“西進兵團”也同時出動，在遭到解放軍三個縱隊的阻擊后，逗留于彰武、新立屯一帶，未敢繼續南進。這樣，就為解放軍攻錦部隊贏得了寶貴的時間。東北野戰軍于10月13日肅清錦州外圍守軍后，14日開始攻城。經過31小時的激戰，于15日攻克該城，全殲守軍10萬余人，俘東北“剿總”副總司令范漢杰。

　　就在攻克錦州的當天，蔣介石又飛抵沈陽，嚴令長春國民黨守軍向沈陽突圍。但經長期爭取的國民黨守軍第六十軍軍長曾澤生于10月17日率部起義。接著，新七軍于19日投誠。10月21日，東北“剿總”副總司令鄭洞國率殘部放下武器。長春宣告和平解放。

　　10月18日，蔣介石攜徐州“剿總”副總司令杜聿明第三次飛赴沈陽，企圖挽救東北全軍即將覆沒的命運。他命令錦西的“東進兵團”繼續北進；命令徘徊于彰武、新立屯地區的“西進兵團”立即南進，企圖南北夾擊，“規復錦州”，然后掩護沈陽的國民黨軍隊經北寧路撤入關內；另以一個軍南下搶占營口，以控制從海上撤退的通路。他任命杜聿明為東北“剿總”副總司令兼冀熱遼邊區司令官，指揮這一總撤退行動。中共中央軍委得到這一情報后，立即批準林彪、羅榮桓、劉亞樓提出的建議，決定放棄攻打錦西、葫蘆島的計劃，而將廖耀湘的“西進兵團”誘至新立屯、黑山地區予以圍殲。據此，東北野戰軍一面在黑山、大虎山一帶堅決阻擊和遲滯南進的廖兵團，一面令攻錦主力部隊立即回師，隱蔽地向新立屯、黑山地區急進，從兩側包圍敵人。黑山、大虎山阻擊部隊經過五天浴血奮戰，勝利地阻止了廖兵團的前進。而東北野戰軍主力自錦州地區星夜回師，于10月26日完成對廖兵團的合圍和分割。經過兩天的猛烈攻擊，至28日全殲該兵團10萬人，其中包括號稱國民黨軍隊“五大主力”中的兩支即新一軍主力和新六軍全部，俘兵團司令官廖耀湘。

　　廖耀湘兵團被殲后，衛立煌奉命從沈陽乘飛機逃走。東北野戰軍乘勝迅速分多路向沈陽、營口猛追疾進，于11月2日占領沈陽、營口。遼沈戰役至此勝利結束。11月9日，錦西、葫蘆島的國民黨軍隊隨杜聿明從海上逃跑。東北全境解放。

　　在遼沈戰役中，人民解放軍共殲滅國民黨精銳部隊47.2萬余人。加上這期間在其他各個戰場的勝利，1948年7月至11月，人民解放軍共殲滅國民黨軍隊100萬人，使其總兵力下降到290萬人；人民解放軍則增加到310萬人。至此，人民解放軍不但在質量上占有優勢，而且在數量上也取得優勢。這樣，就使中國的軍事形勢達到一個新的轉折點，改變了長期以來敵強我弱、敵優我劣的基本格局。由于遼沈戰役的勝利，近百萬人的東北野戰軍成了全國戰局中一支強大的戰略預備隊。隨著它投入關內其他戰場，必將加速革命戰爭的勝利。11月14日，毛澤東在《中國軍事形勢的重大變化》一文中指出：“現在看來，只需從現時起，再有一年左右的時間，就可能將國民黨反動政府從根本上打倒了。”