打開地圖一看就可知道，在東北平原上，瀋陽、長春、哈爾濱這三大城市是擺在從西南到東北的一根幾乎筆直的斜線上，四平正好處在瀋陽和長春之間，又在南北與東西的鐵路交會點上，其戰略位置的重要一目了然。
在幾度延期之後，蘇軍在1946年三四月份真正要撤離東北了，正式宣布將在4月6日至29日撤離完成。蔣介石要他的軍隊利用這一機會盡快佔領東北。在蘇軍的協助下，國民黨政府雖然派行政機關接收了各大城市，但是除了瀋陽是在他們的控制之下（蘇軍在3月13日撤出瀋陽，當天國民黨部隊開進瀋陽；4月5日，國民黨的東北行營和東北保安司令部機關移駐瀋陽），長春、哈爾濱、齊齊哈爾等北部城市都只是行政上的接收，因為國民黨在這些地方基本上沒有軍隊，臨時收編的一點部隊連維持治安都不夠，全靠蘇軍在支持。如果蘇軍一撤，這些城市必然會落入在附近的我東北民主聯軍手中，蔣介石還得一個一個城市來攻占。所以蔣介石打算盡可能在蘇軍全部撤離之前，用軍隊真正佔領這些城市和廣大農村地區。他的方案是：分兵南北兩路向我發起進攻，以新一軍、七十一軍向瀋陽以北進攻，預期4月2日攻占四平，再向北發展；以新六軍、五十二軍向瀋陽以南地區進攻，掃平遼南，然後再集中兵力向北。
這時，蔣介石已經通過空運和海運向東北運來了7個軍，只可惜這些軍隊大多數都在南滿，要等火車，等汽車。而我軍早已在各地都有分佈，行動起來輕捷快速，在搶時間佔領城市方面比國民黨軍隊佔有明顯的優勢。
3月13日，蘇軍撤離四平。 3月17日，黃克誠的第三師第十旅在七縱的配合下攻占四平，繳了國民黨遼北省主席劉瀚東4000多名保安隊員的械。戰後，根據東北民主聯軍總部的決定，由保安第一旅機關組成四平衛戍司令部，轄該師第一團和七縱第五十六團共6000餘人防守四平，同時調集聯軍主力於四平外圍進行運動防禦，尋機殲敵。
稍後，隨著蘇軍的撤退，在本溪、四平方面進行激戰的同時，我北滿部隊從4月15日到28日陸續從國民黨委派的行政官員手中解放了長春、哈爾濱和齊齊哈爾三座大城市。解放長春由七師擔任主攻，共投入了2萬兵力，殲敵1.8萬人；解放哈爾濱由三五九旅擔任主攻，殲敵5000餘人（哈爾濱城內原來沒有國民黨的軍隊，但當蘇軍撤出時，竄入了大批土匪武裝）；解放齊齊哈爾也是以七師為主力，殲敵3000餘人。
情況十分明顯，四平以北的地區大部都已被我佔領，國民黨軍隊要想由南向北發展，不通過四平是絕對不可能的。這樣，我軍剛佔領的戰略要地不可能拱手送出，國民黨方面要向北發展又非攻占四平不可。
四平之戰，就這樣明明白白地擺在了雙方指揮員的沙盤上。
林彪親自去了四平。杜聿明呢？他不在東北，他在秀水河子戰鬥之後就去北平治病。他患的是腎結石，就在黃克誠攻占四平的前一天，才在北平中和醫院中開刀割去了一個左腎，這時還躺在病房裡。當在向蔣介石請病假之時，他就做好了找一個可靠的助手來代行指揮的準備。他向蔣介石保薦了鄭洞國。
由於杜聿明的關係，鄭洞國於1946年3月初到達錦州，擔任了東北保安司令部副司令長官，代行長官職權。由於他剛到東北，而熊式輝無論是從官階還是從資歷，都比他要高，所以鄭洞國未馬上接手軍事指揮，還是讓這時也在錦州的熊式輝在負責。
國民黨軍隊要向北進攻，首先得解決瀋陽地區的後顧之憂，因為我軍在這個地區還有不少兵力。而我軍則有意要將瀋陽地區的敵軍拖住，不讓其北上四平，以便配合四平的戰事。這樣，南路的戰事就先打起來。熊式輝和鄭洞國利用在兵力上的強大優勢，從3月18日開始，短期之內，新六軍陸續侵占了遼陽、鞍山，五十二軍侵占了撫順，七十一軍和九十四軍侵占了海城、營口。我軍以不爭一城一地得失的原則出發，這些城市都是主動撤離的，有生力量並未受到什麼損失。 4月1日開始，新六軍的十四師和五十二軍的二十五師兩次進攻本溪均被我擊退，敵五十二軍副軍長鄭明新和敵二十五師師長劉世懋被我擊斃。兩次本溪保衛戰，我軍殲敵5800餘人。
4月18日，杜聿明出院回到瀋陽，決定在本溪與我軍做一番較量。
因為他了解到，我軍當時在本溪地區有10個旅，加上地方部隊共有10萬多人。在他回瀋陽之前，國民黨軍二十五師和十四師向本溪進攻兩次的失敗，說明了本溪守軍的力量之強大。如果不解決這一支強大的力量，瀋陽地區就不可能控制在他們的手中。所以，杜聿明調動了七十一軍和新六軍，加上原來的五十二軍，共5個師8萬多人，於4月28日分三路向我發起進攻。我遼東軍區的三縱、四縱和保安三旅在蕭華的指揮下對敵軍進行了頑強抵抗之後，5月3日撤出本溪。本溪保衛戰雖然未能保住本溪，但達到了一個主要目的，就是把將近兩個軍的敵軍拖在了瀋陽地區，消滅了敵軍1.1萬人，這對於北邊的四平戰役是一個很大的支持。
熊式輝對四平的進攻是從4月上旬開始的，所投入的主力是新一軍1和七十一軍。本來，蔣介石要求他必須在4月2日以前佔領四平。由於我軍在本溪等地拖住了敵人，所以四平的戰事是在本溪戰事結束之後才開始，這段時間，使得在四平的原山東一師、二師、七師，原華中三師，萬毅的七縱和原三五九旅等部隊得以修築了不少工事。
從4月8日開始，我軍先在四平以南、昌圖以北地區對來犯之敵實施運動防禦，節節抵抗，已經殲敵5000餘人，敵八十七師基本上被我全殲，直到4月17日，新一軍才進到四平近郊。 4月18日，敵新一軍由鄭洞國指揮（新一軍軍長孫立人當時在英國接受授勳，不在部隊），在飛機、坦克的配合下分三路向四平外圍陣地發起正面進攻，敵七十一軍則企圖從西邊迂迴至四平與長春之間形成南北夾擊之勢。我七縱、三師、七師、保安一旅等部在百里防線上和敵人展開了激烈爭奪戰，一直打到26日，戰況呈對峙狀態。鄭洞國下令暫行停止進攻，向杜聿明要求增加兵力。
對於我東北部隊來說，能夠在陣地戰中擊退全部美式裝備的國民黨王牌軍新一軍在飛機坦克配合下的進攻，這還是第一次。當捷報上報中央之後，毛澤東十分高興，他在27日的回電中說：
（一）四平守軍甚為英勇，望傳令嘉獎。 （二）請考慮增加一部分守軍，化四平街為馬德里（按：四平又稱為四平街。馬德里為西班牙首都，1936—1939年西班牙內戰時，西班牙人民陣線曾在此進行著名的馬德里保衛戰，得到國際社會主義力量的聲援和支持）。
這不是一般的鼓舞士氣，還有一個全國性的大局考慮在內。這時正是國共兩黨在美國特使馬歇爾的調停下進行和平談判的重要時期，而東北正是談判的重點地區。 3月27日，軍事調停處執行部的三人小組正式簽訂了一個《調處東北停戰協議》，能否執行，尚不確定。如果我們能守住四平，也就守住了長春，就有了和蔣介石進行談判的實力。假若能夠執行停戰協議，東北就會成為我佔領長春、哈爾濱，國民黨政府佔領瀋陽的南北分治局面。而我軍如果守不住四平，讓對方直上北滿，長春也就很難守住，這將置我方在談判中於極為不利的境地，蔣介石就決不會與我方停戰談和，我們在東北就更加被動。正是出於這種大局上的考慮，毛澤東在給林彪的電報上不止一次用了“死守四平”這樣的提法。
可是，林彪並不樂觀。在第一線的他很清楚：前一段時間的戰鬥，暴露出了我軍不適應這種陣地戰的很多毛病，如火力的配備、對付火箭筒和坦克的辦法、工事的修築等，缺陷很多。還有一個致命問題是彈藥的供應。長期的陣地戰對彈藥消耗很大，我們到東北後從日軍倉庫中取得的那點彈藥快用光了，自己的兵工廠還未建起來，如果把新調過來的部隊都拉上去，把彈藥打光，以後怎麼辦？為了補充四平前線的彈藥，羅榮桓出面請蘇聯方面幫忙，從海路經朝鮮調撥了八列火車的彈藥和藥品，誰知在梅河口火車站被國民黨空軍炸掉了。
南滿的敵軍在攻占本溪後，廖耀湘的新六軍等部被杜聿明調到四平前線，新一軍軍長孫立人從國外回到了軍中，加上陳明仁的七十一軍，國民黨軍隊的三支主力軍一齊壓向四平。
新一軍和新六軍同屬於國民黨軍隊中的五大主力之一，而且是一對孿生的難兄難弟。新一軍1943年1月成立於抗日戰爭時期，第一任軍長是鄭洞國，下面兩個師長是孫立人和廖耀湘。這是國民黨軍隊中第一個全部美式裝備的軍。這支部隊在印度蘭姆伽成立後接受了嚴格的美式訓練，又增加了大批青年學生。這兩支部隊遂成為東北地區國民黨軍隊的支柱。這時，同時向四平展開了進攻。
由於敵軍三個主力軍一齊向我壓了上來，而且其中有兩個國民黨軍隊的王牌軍，戰鬥力很強，我軍的防線不得不拉長，兩翼長達100多公里，形勢對我明顯不利。林彪曾將守四平的各種困難如實向中央報告，黃克誠更是明確向中央建議放棄四平和長春，用以保存實力，以求再戰。但中央從全局出發，仍要求林彪在四平死守，因為從全局來說，“四平街保衛戰支持的時間愈長愈有利”。
當杜聿明把他在東北的主力基本上都集中到四平之後，從5月14日開始以10個師的兵力再度向我軍發起了進攻。這時雙方的對陣形勢是：
黃克誠的三師和梁興初的一師對付西邊的敵七十一軍，新從南滿調來增援的程世才的三縱和三五九旅對付東邊的新六軍，楊國夫的七師和彭明治的七旅對付正面的新一軍，萬毅的一縱增援制高點塔子山。 15日，三個方向同時進行激戰。在三道林子北山陣地上，新一軍在飛機、重砲的支持下向我軍進攻，北山陣地高不過20米，寬不到100米，可是平均每分鐘都要承受100多發重砲砲彈和幾十枚重磅炸彈的狂轟濫炸，整個陣地完全成了一片火海和血山。新六軍用部分兵力和我作戰，同時用600輛大卡車運送部隊繞路向前衝，再用飛機掩護，突破了我三縱的防線，然後會同新一軍猛攻四平的製高點塔子山。我守塔子山的七縱和火速增援七縱的三師十旅的指戰員打到18日，傷亡殆盡，塔子山終於失守。塔子山一失守，四平就完全暴露在敵人的砲火之下，更重要的是，我軍有被敵人切斷後路的危險。林彪在無法等待中央批准的情況下，下令全軍撤出四平。 19日，敵軍進入四平。
四平之戰，是我軍進入東北後打的第一次大仗，我軍共投入了8萬人馬，結果並未保住四平，雖然消滅了敵人1萬多人，但是自己的主力部隊傷亡達8000人以上，有的師、旅基本上失去了戰鬥力。這一仗，打擊了敵人的囂張氣焰，阻滯了敵人的北進，在當時，對鞏固北滿根據地起了重要作用，所以，中共中央在給東北民主聯軍總部的電報中說：
“四平我軍堅守1個月，抗擊敵軍10個師，表現了人民軍隊高度頑強英勇精神，這一斗爭是有歷史意義的。”
對於這個大仗在當時該不該打，如果要打又應當如何打，無論在當時還是在以後，我軍的高級領導人都有著不同的意見。當時東北局的結論認為：“防禦戰不是消滅敵人的有效手段，在當時的情況下是不宜採取大規模的防禦戰。四平保衛戰是由於對時局估計的錯誤而形成的，以為守住了四平就能獲得和平。這種作戰按當時一般條件是不甚適宜的。”幾十年之後，親身參加了這一戰役的韓先楚上將在他的回憶錄中是這樣認為的：
四平保衛戰，是在特定歷史條件下形成了城市防禦戰，是我軍進入東北後，領導層對和戰問題看法不一、掌握不定的集中反映。在我軍處於劣勢情況下，過多地看重了一城一地的得失，與敵進行不利條件下的作戰，在戰略上是失策的。不過，經過四平保衛戰和大撤退的反面教育，徹底消除了和平幻想，對東北全黨全軍在和戰問題、根據地建設問題上統一思想，產生了積極影響。