在錦州戰(zhàn)役期間，國民黨將領對蔣介石的戰(zhàn)役部署毫無信心，消極應付，各圖自保。蔣介石作為統(tǒng)帥指揮作戰(zhàn)的權威地位，早已為歷次作戰(zhàn)的失敗所動搖，在歷次戰(zhàn)斗中，他無法協(xié)調國民黨軍，統(tǒng)帥部和前線將領、前線將領和前線將領之間的矛盾，步調凌亂，造成損兵折將。遼沈戰(zhàn)役期間，蔣介石不顧士氣低落的嚴重事實，以死中求活的精神，進行戰(zhàn)役部署，結果，更加激化了和前敵將領的矛盾，致使部隊進退失據(jù)，步調更加凌亂。
10月15日上午，錦州已經情況不明。蔣介石召集國防部長、參謀總長及第三廳廳長等研究葫蘆島及沈陽作戰(zhàn)。據(jù)《郭汝瑰日記》:“余告以雙方均應不遲疑的向錦州放膽攻擊，總統(tǒng)意葫蘆島方面可改取守勢，余力陳不可，何部長、劉次長均支持余之主張，結果決定三天內決不令葫蘆島方面停止攻擊?！?sup>[1]但事實上當天錦州失守，這一方案前敵將領再也不可能實施。是日14時，蔣介石第二次飛沈陽親自部署指揮，同時，他派了一架飛機到徐州，把正在部署徐州軍事的徐州“剿總”副總司令杜聿明接到沈陽。這一步，又影響了以后徐州一帶的軍事行動。當時，蔣介石的意圖，即使錦州失陷，東西兩兵團援軍仍應照原定計劃繼續(xù)前進收復錦州，否則東北主力部隊將無法撤回關內。^[2]但衛(wèi)立煌仍堅決反對遼西兵團繼續(xù)西進。16日上午，蔣介石分別召見各將領，并令杜聿明到新立屯同廖耀湘一起視察后向他陳述作戰(zhàn)意見。蔣介石隨后飛離沈陽，在錦西機場停留，召集各將領訓話，怒斥闕漢騫連一個塔山都攻不下，改任陳鐵為葫蘆島指揮官，即飛往北平。這時，錦州失守情況已經明了，陳鐵只是讓部隊在原地待命。
杜聿明奉命于16日乘火車到達新民廖耀湘的指揮所，即同廖一起到新立屯視察。廖認為蔣介石要與東北解放軍求一決戰(zhàn)的決心本來就行不通，現(xiàn)在更行不通，所以，不愿意繼續(xù)向錦州進兵，當前最迫切需要解決的問題是如何先救出遼西兵團主力。杜主張出敵不意，迅速出北票，繞過義縣、錦州以西地區(qū)向葫蘆島撤退，葫蘆島主力北上接應會師。但廖認為長途側敵行軍太危險。另一方案是退回沈陽，但這是一個慢性自殺的方案，廖也不愿意。廖最后提出由新立屯兵團主力現(xiàn)在地區(qū)經黑山、大虎山以東和以南向大洼、營口撤退的方案^[3]。當日晚，杜和廖一起回到沈陽。17日，廖耀湘即向衛(wèi)立煌報告他的作戰(zhàn)意見。衛(wèi)本主張退沈陽，最后也同意先力圖出營口，萬不得已時退沈陽。但衛(wèi)不敢獨斷專行，必須取得蔣的同意。廖耀湘當日回到前線，即部署攻擊黑山，等待命令立即實施。
遼西兵團孤懸在新開河以西，面臨東北野戰(zhàn)軍回師攻擊的危險局面，時間對他們十分不利，必須立即行動。但將帥間意見分歧，決策遲緩。18日，蔣介石得到長春曾澤生部起義的消息，十分焦慮，再飛沈陽，召集衛(wèi)立煌、杜聿明等商討作戰(zhàn)方略。蔣介石根據(jù)空軍報告，解放軍正向北票、阜新撤退，以為解放軍不會守錦州，企圖僥幸撤出沈陽主力，強要衛(wèi)立煌將第五十二軍、第六軍全部調歸廖耀湘指揮，繼續(xù)向錦州攻擊前進，協(xié)同葫蘆島、錦西間已集中的部隊，一舉收復錦州。衛(wèi)與蔣分歧嚴重，一再受蔣的責備，不再多言。當日決策未定蔣即飛回北平。
20日，蔣介石召衛(wèi)立煌、杜聿明到北平，商討作戰(zhàn)方案。衛(wèi)、杜都主張遼西兵團向新民撤退，集中兵力守沈陽，而蔣則堅持要收復錦州。經杜聿明的再三陳說，蔣介石才改變了直取錦州的計劃，口頭指示衛(wèi)、杜：“現(xiàn)在要杜聿明任衛(wèi)的副總司令兼冀熱遼邊區(qū)司令官，駐在葫蘆島，先同衛(wèi)一道回沈陽給廖耀湘、劉玉章下命令。要廖耀湘以營口為后方，以全力攻錦州；要劉玉章先占領營口掩護后方；同時葫蘆島、錦西部隊亦向錦州攻擊?！钡Y介石沒有下達正式的作戰(zhàn)命令^[4]。同時，蔣介石的腹案是要放棄沈陽，但又不采取徹底放棄沈陽的步驟，還留有相當兵力保衛(wèi)沈陽，尤其是無明令衛(wèi)立煌放棄沈陽，衛(wèi)立煌負有主管東北戰(zhàn)場的任務，也就不愿負放棄東北的責任，所以，一定要堅持集中兵力守沈陽。這里，不僅有戰(zhàn)略思想上的分歧，還有軍事政治責任上的分歧。第三廳廳長郭汝瑰在20日曾“以部長名義(即何應欽——引者)請求總統(tǒng)放棄沈陽，以東北部隊扼守錦葫走廊，俾華北得以余力應付聶榮臻之攻擊，或轉取攻勢”。23日，他從羅澤闿那里獲悉蔣介石對東北作戰(zhàn)的方案：“1.令廖耀湘繼續(xù)向打虎山、黑山攻擊；2.以五十二軍向營口攻擊，俾取得一?？?；3.錦西方面攻勢防御以牽制敵軍；4.如敵攻沈陽，則回師救援，目前沈陽以三個師守備。”對此，他在日記中評論說：“余以為此種不徹底之辦法最易誤事，如認為共軍已攻占錦州，夾擊共軍的機會已失，則沈陽轉取守勢亦無不可。如仍需攻擊，則應下大決心放棄沈陽，以全力于遼西求一勝利。總統(tǒng)不此之圖，而來毫無丈夫氣之縮頭戰(zhàn)略，則一旦失敗，必不可收拾。反不如在遼西硬拼，可以取得相當代價，雖全軍覆歿，亦可贏得若干時間之喘息機會?！?sup>[5]后來事態(tài)的發(fā)展果如所料。
當日，衛(wèi)立煌、杜聿明回到沈陽，即召集廖耀湘、劉玉章、趙家驤開會，由杜聿明傳達蔣介石口頭命令要旨：“(一)要廖耀湘以全力攻錦州，同時葫蘆島、錦西部隊亦向錦州攻擊。(二)廖兵團除現(xiàn)有兵力(新編第一軍、新編第三軍、新編第六軍、第七十一軍、第四十九軍及騎兵重炮戰(zhàn)車等)外，增加第六軍第二○七師沿北寧路向黑山、大虎山之敵攻擊前進，并確保營口后方交通補給線。如黑山敵人被擊退(蔣介石判斷解放軍要退的),即向錦州攻擊前進，協(xié)助葫錦(西)部隊收復錦州。如黑山、大虎山敵人頑強抵抗，并有增援模樣，即向營口逐次抵抗撤退。(三)在廖兵團向黑山、錦州攻擊的同時，第五十二軍先占領營口，鞏固海運補給基地，并與廖兵團聯(lián)系。(四)第八兵團周福成指揮第五十三軍及在沈的其他部隊守沈陽(周的命令是次日補下的)。”^[6]各將領不敢再反對蔣介石的命令，只好分頭執(zhí)行。衛(wèi)立煌看到廖兵團處境十分危險，即布置工兵在遼河上架幾座橋，以便在危急關頭仍接廖兵團回沈陽。
當廖耀湘兵團孤懸在新開河以西進退遲疑之際，東北野戰(zhàn)軍對作戰(zhàn)方向迅速作了調整和部署。當時，東北野戰(zhàn)軍在攻擊錦州時，士氣、戰(zhàn)術、技術、土工作業(yè)都大為提高，在總攻擊發(fā)動前地面上看不到部隊，從而得以避免被敵機、敵炮大量殺傷，進攻前注意地形偵察，進攻中注意疏散隊形，又以絕對優(yōu)勢兵力協(xié)同作戰(zhàn)，一舉發(fā)起攻擊，大大減少了部隊的傷亡，并使部隊很快就能恢復戰(zhàn)斗力。林彪報告說：“錦州戰(zhàn)斗十五日解決，我傷亡約二萬四千余，目前正在補充傷亡的干部，恢復組織，數(shù)日后可出動繼續(xù)作戰(zhàn)?！?sup>[7]突破了大戰(zhàn)后解放軍總是要作長時間休整才能繼續(xù)作戰(zhàn)的慣例。軍委致電前線將領說：“部隊精神好，戰(zhàn)術好，你們指揮得當，極為欣慰，望傳令嘉獎?！?sup>[8]東北野戰(zhàn)軍處于主動求戰(zhàn)的有利地位。
關于作戰(zhàn)方向，中共中央軍委于10月17日致電東野，主張休整15天左右后，先打錦西、葫蘆島，引誘沈陽敵軍增援，待營口封凍，使沈陽敵軍不能從營口撤退。而東野將領則主張先殲長春突圍之敵，同時佯攻錦西，引誘沈陽敵軍深入大虎山、溝幫子、錦州之線，予以殲滅。長春六十軍起義后，東野將領估計沈陽敵軍不敢再按原計劃向錦州前進，所以，一度覺得只有攻錦西、葫蘆島為好。但軍委方面接到可靠情報，蔣介石在天津集中五萬噸船只準備從營口撤兵，而長春有望和平解決，因此，十分擔心沈陽敵軍從營口撤退，向華中增援，要求東野部署兵力，控制營口。廖耀湘于17日部署攻擊黑山之后，林彪即考慮先殲滅廖耀湘兵團，并在軍委決策之前，預先作了一些部署。19日21時，林彪、羅榮桓、劉亞樓致電軍委，考慮到錦西敵兵力強大，地區(qū)狹隘，攻擊不易，建議先殲擊廖兵團：“如沈陽之敵仍繼續(xù)向錦州前進時，則等敵再前進一步后再向敵進攻；但有若干征候敵不再前進，或有向沈陽撤退轉向營口撤退的象征時，則我軍立即迅速包圍彰武、新立屯兩處敵人，以各個擊破方法，將新一、新三、新六、七十一、四十九軍全部殲滅，使之不能退回新民、沈陽和退至營口?！?sup>[9]盡管軍委有錦州各部至少再休整一星期的指示，但東野積極求戰(zhàn)，已準備立即出動，抓住廖兵團。20日4時、7時，軍委兩次電示同意東野建議，并指示說：“望你們密切注視這數(shù)日的動態(tài)，不失時機，爭取大勝?！蓖瑫r授權前敵將領臨機決斷：“關于具體部署，由你們根據(jù)情況相機處理?！?sup>[10]軍委提出的具體意見，僅供前線將領參考，靈活運用。
正當10月20日蔣介石在北平向衛(wèi)立煌、杜聿明下達口頭命令之時，林彪也向各縱隊下達了圍殲廖耀湘兵團的作戰(zhàn)命令，采取“攔住先頭，拖住后尾，夾擊中間，分割包圍”的戰(zhàn)法，進行部署。首先，在北鎮(zhèn)、溝幫子一線的第十縱隊及第一縱隊第三師，原為誘敵深入，從黑山、打虎山后撤至此。林彪命令其當日黃昏出發(fā)，重返黑山、打虎山(即大虎山)南北地區(qū)隱蔽，如新立屯之敵前進，則退至黑山、打虎山一帶阻敵南進；如敵向新民撤退，則立即插上，截斷新立屯敵軍退路。命令在阜新的第五縱隊當日黃昏出發(fā)，秘密移至廣裕泉西南接敵，如敵撤退，則迅速插至新立屯以北，截斷新六軍退路。以第六縱隊在彰武東北待機包圍彰武。命令錦州地區(qū)的主力，分兩批出發(fā)：當日黃昏，第八縱、一縱、三縱及第六縱的第十七師秘密出發(fā)北進；21日黃昏，第二縱、七縱、九縱、炮縱出發(fā)，向東北方向前進。命令遼南獨二師向營口急進布防，阻擊海陸敵軍。命令第十二縱隊及原包圍長春的各獨立師迅速南下，首先包圍鐵嶺地區(qū)的第五十三軍所部，拖住沈陽地區(qū)敵軍。命令塔山地區(qū)的第四縱、十一縱及兩個獨立師繼續(xù)阻擊錦葫敵軍東進。林彪指示各部，戰(zhàn)局“關鍵在于是否能截斷新立屯、彰武之敵的退路”,萬一敵向營口撤退，則主力由溝幫子迅速東進過河至營口、牛莊間殲滅敵軍。^[11]同日，東北野戰(zhàn)軍首長下達了政治動員的命令：“必須像錦州戰(zhàn)斗一樣，以勇猛果敢、前仆后繼的精神，不怕困難、不怕疲勞的精神，爭取大勝?！?sup>[12]
22日，林彪根據(jù)在遼陽的敵第五十二軍等部到達巨流河的不確實情報，判斷沈陽敵開始向錦州總撤退，命令遼南獨二師回師北進至新民以西，參加在新立屯、黑山地區(qū)與敵軍的決戰(zhàn)。大戰(zhàn)在即，23日，林彪進一步發(fā)出指令，激勵士氣，并諄諄指示部屬以作戰(zhàn)機宜，特別強調注重戰(zhàn)術：“此次大戰(zhàn)只要我各級干部嚴守準備好了再猛攻的原則，則必然橫直打勝仗……我們所最擔心就是怕部隊不實行這個打法而將仗打壞。”^[13]24日，敵第五十二軍先期占領營口，毛澤東十分著急，于25日晚嚴厲批評林彪是“一個不小的失著”,擔心敵以全軍東進營口，正面無重兵堵?lián)簦髺|野令長春各獨立師兼程南下，收復營口^[14]。但這時，東野各部已扭住敵軍，大局在握了。
廖耀湘對林彪的部署一無所知，以為林彪重兵集結錦州，自己尚有足夠的時間機動地向營口撤退。20日晚，他從沈陽接受杜聿明轉達的蔣介石的命令之后，即命令第七十一軍軍長向鳳武于21日拂曉開始攻擊黑山。當時，他并不知道解放軍第十縱隊等部已重返黑山地區(qū)，還以為黑山兵力不大。但21日，第七十一軍的攻擊受到了頑強的阻擊，毫無進展。廖耀湘不得不命令新一軍準備接續(xù)進攻。22日，七十一軍在重炮支援下，繼續(xù)強攻黑山，但仍遭到了堅強的抵抗和反擊。23日，新一軍投入攻擊，廖耀湘期在必得。
黑山、打虎山，山勢連綿，南瀕沼澤，中間為一狹窄的通道，占領黑山，進可攻錦州，退可掩護向營口撤退，而如果未能占領黑山、打虎山，則解放軍居高臨下，對在狹窄走廊中行進的部隊將構成嚴重威脅。但廖耀湘投入重兵之后，經過整日血戰(zhàn)，陣地得而復失，解放軍且有猛烈的反擊，敵情異常嚴重。同時，廖耀湘得到了錦州地區(qū)解放軍已到達北鎮(zhèn)的情報，不敢繼續(xù)戀戰(zhàn)。23日晚，廖耀湘不得不下達向營口撤退的命令，以新六軍、四十九軍為先頭部隊，沿著黑山、打虎山以東的狹窄走廊撤退。為了掩護主力撤退，廖耀湘命令新一軍等部繼續(xù)攻擊黑山，并攻擊打虎山。24日，進攻黑山的部隊遭到解放軍的猛烈反擊，走廊的安全受到威脅。廖耀湘率兵團部隨新六軍行動，撤至胡家窩棚后，命令新六軍停止前進，增援黑山的戰(zhàn)斗，并攻擊打虎山，建立側衛(wèi)陣地。同時，更改部署，命令第四十九軍并指揮緊跟在后的新三軍第十四師為兵團先頭部隊，新三軍主力到達后，待新一軍及七十一軍撤下攻擊陣地后，隨第四十九軍之后跟進，實行逐次撤退。
25日拂曉，第四十九軍前衛(wèi)團在臺安西北遭到自盤山北上的遼南獨立第二師的伏擊，而跟隨其后的部隊還不知道前面發(fā)生戰(zhàn)斗。第四十九軍隨即遭到獨二師及北進的第八縱隊第二十三師的阻擊，南逃的退路被截斷。軍長鄭庭笈未能與廖耀湘聯(lián)絡上，對當面敵情也沒有摸清楚，未能以全軍之力殺開一條血路，即向衛(wèi)立煌報告。衛(wèi)立煌接到鄭庭笈的報告，即令鄭率四十九軍兩個師，新六軍的新二十二師與新三軍的第十四師退回沈陽。但鄭因等待和廖耀湘聯(lián)絡，沒有立即行動。同日晚，奉命南下阻擊的解放軍第六縱隊插至北寧線的厲家窩棚、姚家窩棚一帶，襲擊新三軍后尾師，第五縱隊各部插入二道境子、鄭家窩棚之線，截斷了廖耀湘兵團退往新民、沈陽之路。
據(jù)廖耀湘回憶，當時，他對上述嚴重情況毫無所知，而仍決心向營口撤退，并于25日晚令新一軍和七十一軍停止攻擊，部署后撤。26日拂曉，七十一軍在胡家窩棚兵團指揮部西部高地接替新六軍等部防地時，發(fā)生混亂，解放軍第三縱隊一部乘機插入胡家窩棚，消滅了廖耀湘兵團的指揮部。當時，廖耀湘本人正離開新六軍軍部視察戰(zhàn)況，新三軍軍部、新一軍軍部及新六軍軍部，正在行軍狀態(tài)下，被穿插進來的解放軍先后打散。通訊聯(lián)絡和指揮系統(tǒng)遭到嚴重破壞，廖耀湘對部隊的掌握陷入了困境，他只好到新三十師師部和各軍重新建立聯(lián)系，但各部隊都在苦戰(zhàn)之中。黃昏時刻，廖耀湘到達新二十二師師部，與鄭庭笈取得了聯(lián)系，當時，退營口已經不可能。由于地圖上的沼澤地已經成為農田，向沈陽撤退的道路尚好，他在向沈陽撤退或就地抵抗之間猶豫不決。旋接衛(wèi)立煌命令向沈陽撤退，即決心遵衛(wèi)命令部署各軍經老達房向沈陽后撤。但這時，解放軍主力先后到達戰(zhàn)場，在廖耀湘兵團各軍之間，大膽穿插，分割包圍，廖兵團各軍一片混亂，已無法進行有組織的抵抗。激戰(zhàn)至28日拂曉，陷入絕地的廖耀湘兵團十二個師十萬人馬迅速瓦解，被解放軍全部殲滅，廖本人被俘。
在遼西激戰(zhàn)之際，解放軍第十二縱隊于25日晚截斷鐵嶺敵軍退路。27日晚，林彪完成了對廖耀湘兵團的包圍之后，即令第十二縱隊主力向沈陽機場前進，并令遼南軍區(qū)部隊迅速架設浮橋，以便大軍向鞍山、海城前進，截斷沈陽殘敵退路。10月31日，解放軍第一、第二縱隊到達沈陽西郊，第十二縱隊位于沈陽之南，各獨立師到達沈陽東郊、北郊，南北各路大軍包圍沈陽。另一部解放軍第七、第八縱隊和遼南獨立第二師占領遼陽、鞍山、海城，第九縱隊直逼營口。
杜聿明于10月21日到達葫蘆島，這時，第三十九軍已從煙臺運到。杜即部署錦西、葫蘆島部隊再攻塔山，但各軍士氣低落。23日攻擊開始，仍受到解放軍的頑強阻擊，至26日，解放軍主動撤出塔山陣地。27日晨，蔣介石召杜聿明到北平，要他部署東北殘部的撤退事宜，但仍要沈陽部隊歸周福成指揮死守。杜聿明先回錦西，命令部隊退守原陣地，嚴防解放軍反攻，隨后到沈陽，命令周福成部署守備。30日，杜聿明再次奉命前往沈陽，但飛機已經無法降落，只好轉回北平，向蔣介石請示撤退營口、葫蘆島部隊。同時，王叔銘也向蔣介石請示對衛(wèi)立煌的安排，蔣才指示令衛(wèi)立煌到葫蘆島指揮。于是，衛(wèi)立煌得以乘最后一架飛機脫離沈陽，到達錦西。11月10日，蔣介石命令將衛(wèi)立煌撤職查辦。
11月1日，解放軍向沈陽發(fā)動總攻。沈陽守軍，士無斗志，紛紛向解放軍接洽投降，僅第二○七師頑抗死守，遭到解放軍的攻擊，至2日，終于被解放軍殲滅。同時，11月1日，解放軍突入營口，2日，予以占領。國民黨軍第五十二軍主力，眼看全局崩潰，在海軍接應下，慌忙丟下輜重逃生，軍部和第二十五師于1日登輪撤至葫蘆島，第二師所乘宣懷輪起火沉沒，全軍僅撤走萬余人。^[15]11月2日，杜聿明接到蔣介石的命令，前往徐州指揮。他即部署從海上撤退葫蘆島軍隊，以第六十二軍、第九十二軍及獨立第九十五師歸還華北建制，運秦皇島；以第三十九軍、第五十二軍及第五十四軍撤至上海、南京一線。自11月2日至10日全部撤離，共動用船艦四十四艘，撤出官兵13.78萬人，其他人員三千余人^[16]。
解放軍隨即于11月10日占領錦西、葫蘆島，12日占領承德。至此，東北和熱河全境解放。解放軍在遼沈戰(zhàn)役中，取得了空前的輝煌勝利，殲滅國民黨軍一個“剿匪”總司令部，四個兵團部，十一個軍部，三十三個整師，連同其他部隊共47.2萬余人。國民黨軍遭到了慘重的損失，總兵力下降到290萬人，而解放軍的總兵力增加到了300萬人，超過了國民黨軍，在長期的革命戰(zhàn)爭中，終于建立了優(yōu)勢地位。國民黨軍在遼沈戰(zhàn)役中，兵敗如山倒，實力和士氣，受到了致命的打擊，在解放軍的連續(xù)攻擊下，形成了連鎖反應，迅即出現(xiàn)了雪崩式的總崩潰。