遼西戰場上的槍砲聲剛剛停息，林彪立即揮師東進，以第一、第二縱隊快速奔襲瀋陽；以第七、第八、第九縱隊搶占營口，以堵住東北國民黨軍唯一的海上逃跑路線。
遼沈戰役第三階段：我軍在遼西地區全殲敵廖耀湘兵團後，繼續向瀋陽、營口急進。 11月2日解放瀋陽、營口兩城，殲敵14.9萬餘人。該線殘敵除少部由營口乘艦逃竄外，餘均被殲或投降。錦西、葫蘆島之敵繼於3日開始從海上逃走。至此，東北全境宣告解放。這是我騎兵部隊從遼西戰場向瀋陽前進
圍殲廖兵團大戰正酣時，林彪就已在部署下一步戰事了。 10月26日，他命令遼北各獨立師向瀋陽前進；28日，命令遼寧軍區迅速佔領遼河渡口，架橋準備大軍過河進軍瀋陽。
28日，潘裕昆、龍天武兩個軍長隻身逃回瀋陽，杜聿明、衛立煌預感到林彪馬上就要攻打瀋陽和葫蘆島。次日，杜聿明飛抵葫蘆島。 30日蔣介石派飛機帶來親筆信，要杜立即飛瀋陽，制止混亂，調整防務。杜聿明飛上天后，接到瀋陽來電話：“瀋陽機場已亂，不能降落了。”
杜聿明掉頭飛到北平，降落在西苑機場，見蔣介石正披著黑斗篷，匆匆走向“美齡”號。他立即奔過去，擋在蔣的面前。
“你怎麼來了？”蔣介石驚問。
“學生有要事請示校長。瀋陽保不住了。”
蔣介石此時再也沒有往日那種逢人便罵的威風，變得非常“謙虛”起來，甚至表現出言聽計從的樣子，一個勁地問杜聿明：“光亭，你看現在怎麼辦好？”
對蔣介石忠心耿耿的杜聿明見這位大總統一副失魂落魄、六神無主的模樣，只好提醒說：“校長，依學生看來，目前只有趕快調船，把營口的部隊撤退出來，能保住一點是一點。至於瀋陽的部隊能否撤出來還成問題。”
蔣介石馬上說：“對，對，對。我馬上叫桂永清準備船，瀋陽叫周福成指揮第五十三軍、整編第二○七師死守。你馬上到瀋陽去見衛總司令，召集周福成、趙家驤部署瀋陽防務，等部署完畢後，你再回葫蘆島。”
杜聿明站起身來說：“那麼，學生就去了。”
“你趕快去，趕快去。”蔣介石催促說。
杜聿明走了幾步，突然想起一件事來，轉回身向蔣介石請示說：“你對衛總司令還有什麼交代的事沒有？”
杜聿明實際上是在提醒蔣介石，是否通知衛立煌從瀋陽撤出來，因為眼看瀋陽就會被解放軍包圍攻占，晚了就出不來了。但蔣介石彷彿沒聽見一般，起身到另一間屋打電話去了。杜聿明心中罩上了一層陰影，很為衛立煌今後的命運擔憂。
東北野戰軍在向瀋陽進逼時，西柏坡的統帥們在忙些什麼？
毛澤東住處，周恩來在場。
毛澤東拿著一份沉甸甸的材料在看，這是一份東北野戰軍報來的傷亡統計表。 “一定要給犧牲的同志修紀念塔！”他看完之後激動地說。
周恩來說：“人民不會忘記他們！”
朱德拿一份電稿走進來：“剛接到東北電報，部隊開始向瀋陽進軍。”他把電稿交給了毛澤東。
毛澤東看完電稿給了周恩來：“瀋陽有沒有可能和平解放，像長春那樣也好。”
周恩來的目光在電報上掃了一眼，說：“衛立煌這個人傲慢一些，但驍勇善戰，很有才幹，賣力'剿共'很得蔣介石的賞識。但他不是黃埔生，只在湖北學兵營受過訓練。在國民黨派系裡，他算不上嫡系，可以算準嫡系。但在擔任東北'剿匪'總司令後與蔣介石看法不一致，矛盾很深。然而他不可能放下武器，因為他欠下人民太多，可以說罪惡深重。周福成這個人倒可能放下武器，他原是張學良手下的一位師長，西安事變後他的部隊被改編。蔣介石叫他當中央委員，那不過是一種策略。”
毛澤東說：“我看由你寫封勸降書，用電報發去。”
周恩來說：“未嘗不可。”
毛澤東說：“我們是又勸降又進軍，文武兼用，以武為主。不管他們降不降，第一位的是疾速向瀋陽進軍！”
北平。蔣介石的圓恩寺行邸。
東北即將喪失。這些天來，他為了保住東北而不思茶飯，每天只睡兩三小時，有時甚至通宵難眠。現在東北行將落入共軍之手，已無辦法可以挽回，這樣一來，他也就不那麼操心了。於是他立馬想飛南京。衣冠整好了，文明棍也拿在手上，立馬要去飛機場，就在這時，杜聿明來了。
“你來做什麼？”他問杜聿明。
杜聿明說：“我有急事大事報告校長。”
“什麼急事大事？”
杜聿明說：“桂永清到現在也沒有把船隻如數調往葫蘆島。葫蘆島的軍隊撤不走呀！”
“我馬上找桂永清說。”蔣介石又問，“瀋陽情況怎麼樣？”
杜聿明說：“瀋陽情況亂得很。”
蔣介石說：“你馬上乘飛機去瀋陽，幫助他們整理好防務再回葫蘆島。這個衛立煌，事情都壞在他手裡了！”
杜聿明已經想到：遼西會戰從頭到尾雖為蔣介石一手指揮，但失敗的責任蔣介石是不會負的，一定是由衛立煌承擔罪責。
杜聿明飛往瀋陽。當杜聿明走進衛立煌的辦公室時，只見衛立煌心緒繚亂，坐臥不安，見了他後只是翻來覆去地說：“我早就向老頭子說了，出了遼西走廊就會全軍覆沒。他不相信，我畫個十字，他也不信。現在你看我說中了吧！”
當杜聿明告訴衛立煌，蔣介石決定讓周福成守瀋陽時，衛立煌臉色陰沉，唉聲嘆氣地說：“從前我要守，他不肯守，現在什麼也沒有了，如何守法？”
“退到營口怎麼樣？”杜聿明問。
衛立煌搖了搖頭，說：“共軍在長春的幾個縱隊已經南下，退出去也會馬上完蛋。”
杜聿明想了想，目前瀋陽的部隊確實處於進退兩難的境地。他與衛立煌商量了一下，既然不是被俘就是被蔣介石懲辦，不如還是按照蔣介石的命令，叫周福成在瀋陽死守好了。於是，他們命人叫來第八兵團司令官兼第五十三軍軍長周福成，把蔣介石的命令告訴了他。
周福成本來是一個遲疑不決、好講困難的人，可是這一次接受任務卻很痛快，馬上就回去部署了。
望著周福成的背影，趙家驤有些擔心地說：“周福成今天有點不太正常，是不是有什麼問題？總部的這些人員怎麼辦？”
杜聿明有些為難地說：“老頭子只要周福成指揮部隊死守瀋陽，我問他對衛總司令有什麼指示，他沒有講。你先回去作全盤部署，過幾天看情況再說吧。”
杜聿明認為解放軍很快就會來攻打瀋陽，接著就會打葫蘆島，蔣介石已明令葫蘆島部隊的撤退由他來負責，所以，他無心再在瀋陽多停留，第二天就乘飛機去葫蘆島，作撤退的安排部署。衛立煌因為沒有接到蔣介石的命令，只好繼續留在瀋陽。
蔣介石這個時候之所以把衛立煌留在瀋陽，一方面是恨他不聽自己的命令，另一方面也是為了讓他起個像徵性的作用，表示在東北還有他的一個大將軍，東北還控制在國民黨的手裡。
這時，蔣介石已對衛立煌產生了懷疑，派特務對他進行監視，衛立煌的一舉一動都有人向南京報告。有時蔣介石嫌特務報告的不夠及時，便直接打電話到東北“剿總”詢問。有一次恰巧是趙家驤接的電話，蔣介石問：“現在衛總司令在幹什麼？”
趙家驤如實回答：“衛總司令端坐在總部，一言不發。”
還有一次蔣介石把電話打到了衛立煌的家裡，衛立煌的夫人韓權華拿起電話說：“衛總司令還沒有回來。”
蔣介石一聽是女人的聲音，沒有說話就放下了電話。過了一會兒，宋美齡給韓權華打來電話說：“你是MandamWei？你怎麼現在還在瀋陽？太危險了，你不應在前線，我派飛機接你出來吧。”
當天，宋美齡就派飛機把韓權華接到了北平，後又轉送回南京的家中。韓權華孤獨一人，越想越不是滋味，她給宋美齡打電話說：“我是韓權華，已經平安回來了，向你報告。我們有兩個孩子在北平，孩子問我：'為什麼把爸爸一個人丟在東北，你自己回來了？'我回來一想，我們一家死也應當死在一塊，請你和總統說說，乾脆把我們都送去，死也死在一塊才好。”
宋美齡說：“你不知道？有過規定，軍人家屬不許到前方去。”
韓權華反駁說：“為什麼我看見報紙上，總統到了哪裡，夫人也跟到哪裡呢？務必代表我們求求總統吧。”
宋美齡聽韓權華這麼一講，也無話可說，便放下了電話。後來，如果不是杜聿明一再向蔣介石求情，衛立煌很有可能被留在瀋陽，當了解放軍的俘虜。
衛立煌是在杜聿明再三請示和要求下，蔣介石才極不情願地說：“叫他到葫蘆島指揮吧。”
11月初，蔣介石依杜聿明的再三請求，派了1架飛機來接衛立煌。一聽說有飛機來瀋陽接人，大家蜂擁著奔向機場，都想搭乘這最後一架飛機逃命。機場頓時混亂不堪。
準備出逃的的軍政要員、地方紳士，人山人海。警戒線旁，憲兵們全副武裝，端著閃亮的刺刀。
一架運輸機剛起飛，就被無線電話追了回來：“衛總司令要這架飛機！”
飛機還沒有停穩，衛立煌的衛兵員立即湧上去，將機上的所有人拖的拖，抱的抱，抬的抬，一律攆了下來。機場上的軍政要員們轟的一聲，沖垮憲兵警戒線，湧向飛機。
衛立煌的警衛團守衛在跑道兩側，鳴槍示警。
衛立煌在警衛的簇擁下，率一幫大官僚，從候機廳裡出來。他低著頭，木然地走向飛機，耳旁盡是此起彼伏的絕望的狂嗥：
“衛老總，我是省行政委員！”
“衛老總，我是中將參議，帶我走吧！”
“衛長官，我是保安司令啊！”
“衛將軍……”
衛立煌登上了飛機。有個人不顧一切，將警衛團的最后防線沖垮了。這是嫩江省主席兼“剿總”秘書長彭濟群，他拼命地朝飛機門口爬上去，被一腳蹬了個四仰八叉。
趙家驤到底是“足智多謀”的參謀長，他眉頭一皺，計上心來，站在高處大聲宣布：“大家不要慌，馬上還有4架飛機來到，我現在宣布名單，哪些人乘第一架，哪些人乘第二架，哪些人乘第三架、第四架，等一會兒都按排定的座位乘機，我擔保都能走得了，不要亂搶。”
在場的人都被趙家驤的這一詭計給欺騙了，機場上才沒有發生騷亂，衛立煌這才得以脫身逃往葫蘆島。下了飛機見到了杜聿明，衛立煌感激地握住他的手，慨嘆地說：“差一點見不著面了。”
臨上飛機前，衛立煌緊緊地握住周福成的手說，“全五老弟，瀋陽的擔子就落在你一個人身上了，望好自為之吧！”
周福成說：“我全力以赴。”接著又問，“俊如兄此行是奔南京還是奔廣州？”
衛立煌長嘆一聲：“南京、廣州哪有我衛某的立足之地，奔天涯海角嘍！”他心情悲傷，眼睛濕潤，掏出手帕擦了擦眼。
周福成說：“老兄不必悲傷。找一個濟閒之地度過晚年，比披甲為官要好。”
衛立煌說：“好不好的由它去吧！真沒想到，我衛某殺東擋西，馳騁疆場，闖蕩半生，卻落得個如此下場。人生如夢真如夢，時間一去不復還呀！想當年我們都是些想為國為民作出貢獻的有識之士，奮身參加了國民革命，而今天卻要被黨國所唾棄，有家不能歸，有親不能投，有國不能待。全五老弟，你說這是為什麼呢？是我們走錯了路呢，還是我們跟錯了人呢？”
周福成說：“一言難盡呀！”
衛立煌說：“看在老相識的份兒上，我囑咐老弟一句話：凡事都要為自己的前途想一想，過去我們只為黨國著想，黨國哪一點為我們著想過？周恩來將軍的信說，放下武器才有生路。這話不可全信，也不可不信呀！”
周福成說：“我想共產黨說話是算數的，俊如兄留下來不是更好嗎？”
衛立煌說：“我和老弟不一樣，共產黨即使向我清算那些最微不足道的事情，也夠我拿三條命來抵償，悔恨就悔恨在這裡呀！”
周福成說：“那，老兄就多保重吧！”他緊緊地握住了衛立煌的手。 “也許我們後會有期。”
“但願！”衛立煌走上舷梯，回頭向送行的屬下揮手告別，珠淚滾落。
他還沒有走到機艙門口，指揮飛機起飛的人員便跑過來說，剛接到空軍副總司令王叔銘轉來蔣總裁命令，要衛總司令立刻飛葫蘆島指揮。
飛葫蘆島指揮什麼？那裡有杜聿明指揮。分明是不想讓他走。卸任東北“剿匪”總司令以為自由了，沒想到自己還在蔣介石手心裡攥著。
周福成以後再沒有見到過衛立煌。他去了葫蘆島。葫蘆島蔣軍入海逃走後他沒有跟去，他飛抵北平。這時蔣介石下了道手諭，令傅作義扣留他以追究其丟失東北的罪責。傅作義把手諭拿給衛立煌看，那手諭寫道：“衛立煌對於指揮部署遲疑不決，貽誤戰機，失去東北，撤職查辦，即著扣留。”
衛立煌說：“那就請傅總座執行吧。”
傅作義沒有扣留他。傅說：“我今天扣留你，明天我被誰扣留？北平不是久留之地，你走吧！”
再以後聽說衛立煌去了香港。為“剿共”奮鬥一生，最後成了喪家犬了。
東北“剿總”總司令衛立煌乘飛機逃跑後，留在瀋陽的守軍更加人心惶惶，誰也沒有心思再打下去了。蔣介石部署守衛瀋陽的兵力主要有第八兵團第五十三軍、青年軍整編第二○七師。城防部隊的主力是周福成的五十三軍。
第五十三軍的前身是張作霖手下的大將萬福麟率領的原東北軍王永盛、於兆麟的兩個旅，1933年在熱河整編為第一三○師（師長朱鴻勛）和第一二九師（師長周福成），後以這兩個師為基礎組建成第五十三軍，由萬福麟兼任軍長。萬福麟以東北軍的元老自居，連張學良都不能插手過問五十三軍事務。抗日戰爭爆發後，五十三軍在熱河和華北作戰時屢遭慘敗，萬福麟沒辦法，只好把軍長一職交給對他唯命是從的師長周福成。
後來，周福成利用與陳誠是保定陸軍軍官學校同學的關係，通過陳誠說情，把五十三軍定為甲種軍，納入遠征軍序列。衛立煌擔任遠征軍總司令時，念及以前與張學良的關係，對五十三軍格外關照，撥給其大量美械裝備，周福成感激萬分，稱衛立煌是五十三軍的“再生父母”。
作為一名雜牌軍將領，周福成雖多年來備受蔣介石及其嫡係部隊將領們的歧視和欺負，但他養成了逆來順受、對蔣介石百依百順的奴才本性。他在接到蔣介石命令他全權負責防守瀋陽城的命令後，一時利令智昏，口吐狂言說：“我受蔣總統委託，誓與瀋陽城共存亡。我有兩個月的糧食儲備，還有足夠的彈藥，一定和共產黨拼個你死我活。迫不得已時，總統有令，焦土作戰，我要和瀋陽城同歸於盡。我受蔣總統的栽培，只聽總統的話，其他的我都不聽。”
當周福成聽說衛立煌乘飛機逃跑的消息後，立刻給蔣介石發急電狀告這位昔日的“恩人”：
特急（2007密）
大總統鈞鑒：衛立煌總司令於30日下午逃走，瀋陽秩序尚好，敵屢攻未逞，懇火速補濟給養、彈藥。謹禀。
周福成卅晚。甲電。
周福成發這封電報的目的是為了向蔣介石邀功請賞，表示忠誠。蔣介石很快復電，讓周福成代理衛立煌的職務。
官迷心竅的周福成為此洋洋得意地對自己的部下說：“蔣總統把東北交給我啦！只要守住了瀋陽，國軍調集兵力發起大反攻，到了那一天，咱們也坐坐這把'東北王'的交椅。你們大家都不用怕，瀋陽萬一守不住了，美國人肯定出兵，到那時就會發生世界大戰啦。實在不行，蔣總統有令，我們還可以焦土毀滅，什麼也不留給共產黨。”
第五十三軍第一三○師師長王理寰忍不住勸說道：“焦土毀滅未免太慘無人道了，東北畢竟是我們的老家，於心何忍。俗話說'識時務者為俊傑'，軍長還是多想想吧。”
周福成不以為然，訓斥王理寰說：“打仗還能顧慮那麼多。王理寰，你的勇氣哪裡去了，當年抗戰打日本鬼子時，你在塔崗戰役被打壞了一隻眼睛還指揮作戰，今天為什麼這樣洩氣？”
王理寰說：“塔崗是抗戰，現在是內戰，都這個時候了誰還願給蔣介石打天下。”
周福成一聽王理寰說出這樣“大逆不道”的話來，拍著桌子喝斥道：“王理寰你瘋啦！趕快回去，把陣地整理好，否則我要處置你！”
一意孤行的周福成接替衛立煌的職務後，任命官員，不斷發號施令，佈置防務，自不量力地還想同解放軍在瀋陽較量一番。然而，他的部下遠比他要清醒明智得多，他們都不願跟著周福成白白地替蔣介石送死。當東北野戰軍快速向瀋陽逼近時，五十三軍副軍長趙國屏、一三○師師長王理寰等開始醞釀起義或向解放軍投誠。
國民黨軍隊自從1946年3月占領瀋陽後，便對瀋陽苦心經營，在外圍修築了大量工事，碉堡、地堡全是用鋼筋水泥築成的所謂“永久性工事”。
碉堡、地堡又分為子堡和母堡，敵軍在每個子堡裡放一個班，在母堡裡放一個排，一個連組成一個碉堡群，列成梅花狀，可以互相實施火力支援和兵力增援。各個碉堡群內外的各種明暗火力、交叉火力、倒打火力綿密成網，白天很難接近。
在縱深，敵軍由戰車團組成機動部隊，隨時可以向前沿陣地增援和反撲。周福成自恃瀋陽工事堅固，可以固守待援。
蔣介石堅持令瀋陽主力西援錦州，廖耀湘率瀋陽主力出瀋陽後，衛立煌對瀋陽的防禦重新作了調整。
防禦兵力共13萬多人，其防守陣地為：新一軍暫編五十三師由東陵南端河岸起（渾河不包含在內），經陵園東側到山嘴村東北角止；五十三軍暫編三十師由山嘴子村東北起至趙家溝村南高地止；五十三軍一一六師由趙家溝村南起至文官屯東端止；五十三軍一三○師由文官屯東端起經道義屯至裕國車站止（車站不在內）；青年軍二○七師由裕國車站起經於洪屯車站到攬軍屯止；東北守備第二縱隊由攬軍屯東端起至渾河岸邊止；東北守備第一縱隊沿渾河北岸警戒，西接第二縱隊，東至東陵南端止；騎兵王昭堃部在渾河以南的白塔堡至蘇家屯之線上警戒。
從防禦部署看，可謂是在瀋陽四周設立了一道縱深配置、環環相扣的防線。
毛澤東、林彪等在商討圍殲廖耀湘兵團時，就對殲滅瀋陽之敵作了考慮。當時估計有兩種可能：一是瀋陽之敵增援廖耀湘兵團；二是瀋陽之敵撤逃營口。
毛澤東在10月20日凌晨4時給林彪等的電報中，針對第一種可能，曾建議林彪部署肖勁光、肖華率幾個獨立師，插向法庫、彰武、新民，阻擊瀋陽之敵增援。
針對第二種可能，毛澤東認為高崗、伍修權的計劃甚為必要。
高崗、伍修權曾建議十二縱率3個獨立師於24日以前全部運抵清原，以急行軍開至鞍山、海城，堵塞敵軍向營口的退路。
毛澤東建議林彪等電令高崗、伍修權“照此速辦，愈快愈好”。
當時，毛澤東和林彪都估計到，瀋陽敵人向營口撤逃的可能性比較大。毛澤東十分關注堵塞敵軍向營口的退路，而林彪當時精力主要集中於殲滅遼西的廖耀湘兵團，對瀋陽之敵退逃營口的可能性也許重視的程度還不夠。
應當說，衛立煌固守瀋陽的決心在某種意義上彌補了林彪注意力的不夠。我軍遼西圍殲戰打響後，瀋陽守敵不僅未增援遼西，也未向營口撤逃，反而令廖耀湘兵團向瀋陽撤退，令已佔領營口的五十二軍回援瀋陽。這就為我軍殲滅廖耀湘兵團後攻殲瀋陽之敵準備了時間。
殲滅廖耀湘兵團後，衛立煌收縮和集中兵力防守瀋陽，而林彪卻已將攻擊目標指向瀋陽。
10月27日，林彪在遼西圍殲戰即將結束時，即已部署我軍一縱、二縱於28日向瀋陽急進，攻殲瀋陽敵軍的部署業已就緒。
按照林彪的部署，我軍一縱、二縱會同從長春南下的十二縱和遼南獨立師攻殲瀋陽之敵。
在我軍主力圍殲廖耀湘兵團時，十二縱和遼南獨立師為牽制瀋陽之敵，就進抵瀋陽地區。據原國民黨新一軍五十三師師長許賡揚回憶：“長春解放以後，遼北方面的解放軍立即全部南下，向瀋陽急進，約在10月26日先頭部隊已到達瀋陽郊區。那時在瀋陽城東北方面僅有剛剛到達的第二○七師一個團的兵力，倉促進入陣地擔任防禦，以致防線被突破，一部分解放軍突進到山嘴子、山梨紅電附近。瀋陽城頓呈緊張，衛立煌更是恐慌萬分。”（許賡揚：《遼沈戰役親歷記》，第445頁）
十二縱及遼南獨立師接到林彪等的電令後，日夜兼程向瀋陽進擊。正如前面所指出的，毛澤東所關注的是堵塞瀋陽敵軍向營口的退路，所以，十二縱率3個獨立師的行動方向最初是鞍山和海城。接到林彪等的電令後，因四平至清原的鐵路已被我破壞，不及修復，十二縱司令員鍾偉只好率十二縱取直徑沿中長路南下，日夜兼程，經過三天三夜和一個上午，行程650華里，於25日抵達鐵嶺地區。
我軍通過新民縣巨流河大橋，向瀋陽逼進
正準備經瀋陽以東直插海城時，林彪等又電令鍾偉：十二縱以一個師圍殲鐵嶺之敵，主力即向巨流河前進，堅決堵截廖兵團回瀋陽的退路。十二縱遂留下三十六師打鐵嶺，主力經鐵嶺和瀋陽之間分兩路向巨流河前進。
27日，十二縱三十六師解放鐵嶺。 28日，鍾偉又連接林彪電令：不管鐵嶺的五十三軍是否消滅，迅速向渾河鐵橋及瀋陽以南急進，截斷沈敵南逃的退路。
是日黃昏，鍾偉率三十四師、三十五師分兩路並進，直插沈南。當行進至瀋陽北新城堡一帶時，發現了從鐵嶺逃出的敵五十三軍一一六師師直率兩個團和東北守備第一縱隊在鐵甲車掩護下，沿鐵路線附近向瀋陽逃竄。
鍾偉得知情況後作了分析：如果放過此敵，不僅會增強瀋陽敵軍的防守力量，而且還會促其下決心棄城南逃；如果能迅速殲滅此敵，則對拖住沈敵，或者直接攻取瀋陽，都是有利的。
鍾偉依據分析，當機立斷，殲滅該敵，做到既積極執行林彪關於向沈南急進的指示，又順路掃清殘敵。
經過數小時激戰，全殲該敵，俘虜敵少將守備司令彭定一以下4000餘人。部隊未及打掃戰場，就直奔瀋陽。
為提高行進速度，十二縱主力仍分做兩路並行，一路上又殲滅了全勝堡和大興屯之敵。經過鐵嶺、新城堡、全勝堡、大興屯之戰後，瀋陽以北、以西之敵已被我軍肅清。在肅清上述各點之敵後，十二縱主力繞過瀋陽，於31日晨進抵瀋陽以南的渾河岸邊，並徒涉水深沒腰、寒冷刺骨的渾河後，跑步進抵蘇家屯以南地域。十二縱三十六師也抵渾河北岸。
此時，鍾偉獲悉，我軍七縱、八縱同時東渡遼河，正兼程橫截鞍山、遼陽、海城一線之敵；九縱和遼南獨立二師已追向營口，準備攻殲營口之敵，堵住敵人從海上逃竄的出口。
自長春南下的各獨立師也已先後進抵瀋陽北郊和東郊。我軍一縱、二縱正自新民猛撲瀋陽。東北我軍已從四面八方向瀋陽合圍。
在此種情況下，鍾偉認為十二縱繼續執行原命令南下已無實際意義，於是便命令部隊停止南進，準備攻擊瀋陽，同時電報林彪，要求批准十二縱回師攻打瀋陽。
1小時後，林彪復電同意。實際上，鍾偉未等林彪批准，就下達了作戰命令：三十六師沿渾河北岸向瀋陽推進，並策應主力北渡渾河；南滿獨立一師、三師、四師三個獨立師從瀋陽東面向瀋陽逼近；三十四師和三十五師沿蘇家屯鐵路向瀋陽攻擊前進，三十四師首先攻占沈南制高點莫子山和白堡塔，再向渾河發展，並以炮火壓制渾河機場；三十五師首先攻占沈南最大的火車站——蘇家屯，然後沿鐵路向渾河鐵橋發展，相機奪取渾河鐵橋。
鍾偉曾在三下江南時，敢於違抗林彪的命令打勝仗，並得到林彪的嘉獎。這次攻打瀋陽，鍾偉又表現了這種作風。鍾偉在軍事上表現出了與林彪進軍東北初期類似的主動性，報告歸報告，行動歸行動，只要認定是正確的，相信會得到上級的支持。所不同的是，林彪當時的舉動是撤退，而鍾偉此時的舉動是進攻。
林彪批准鍾偉的要求後，鍾偉率十二縱及3個獨立師於31日下午開始向瀋陽攻擊前進，打響了攻克瀋陽的第一槍。
我軍從遼西北上的二縱、一縱接到林彪電令後，於28日向瀋陽急進。二縱在前，一縱緊跟其後，沿途作戰，29日解放新民。 31日，二縱、一縱相繼進抵瀋陽西郊，與瀋陽以南我軍十二縱及3個獨立師，以及瀋陽以北由肖勁光指揮的由開原南下的5個獨立師，形成對瀋陽的包圍，並相繼展開戰鬥。
十二縱從蘇家屯向瀋陽發起攻擊。蘇家屯距瀋陽30華里，是從南面進入瀋陽的重要通道。沈南渾河沿岸由敵東北第二守備縱隊擔任警戒，敵二○七師從遼陽、撫順撤回瀋陽後，即在瀋陽西南一線駐守布防。
該師是蔣經國親自組建起來的一支所謂黨化了的部隊，成員多系學生出身，受國民黨的反動教育較深，戰鬥力較強。
十二縱三十五師前衛一○四團進至蘇家屯西之格家屯時，首先就與蘇家屯敵派出之警戒部隊打響，從俘虜口中得知，蘇家屯駐有敵二○七師暫編十四團團部和兩個營。
我軍十二縱三十五師一○四團和一○五團各展開一個營，從東西兩麵包圍敵人，並派出一部兵力炸斷蘇家屯至高樓子鐵路，準備打由瀋陽來援之敵。經過近5個小時的激戰，全殲守敵700餘人，繳獲輕重機槍近40挺等武器。
我步兵迅速掃清瀋陽外圍，戰車部隊急速向市區開進
此後，我三十五師調整部署，以一○五團為前衛，繼續沿鐵路向北搜索前進。當進至下河灣、三間房一線時，我軍遇到敵軍的頑強阻擊，傷亡較大。
從俘虜口中得知，此處守敵為二○七師二旅四團，配有120重迫炮3門，戰防砲5門，為瀋陽以南之主要防禦地帶。這裡碉堡三五成群，每百米築有永久性工事一座，村頭、巷口重要地段設有暗堡，陣地之間交通壕貫通，還有鐵絲網等副防禦設施。主陣地前地形開闊，不便於接近攻擊。更讓我軍三十五師難以對付的是守敵的“行動碉堡”，他們打一打，換個地方，既不易接近，又不易被炮火擊中。
“活動碉堡”是由3厘米厚的鋼板構成的烏龜殼，裡面配備了兩挺輕機槍和一個班的兵力，內壁還裝有4個輪子，依靠人力可以左右移動，就像一部沒有發動機的裝甲車。所以，我三十五師一○五團多次攻擊，均未奏效。
正當十二縱司令員鍾偉進退兩難之際，我軍主力二縱五師一個團趕到了蘇家屯。
鍾偉遂安排三十五師一○三團協助五師十三團攻殲該敵。 11月1日凌晨4時，鍾偉集中12個山野砲兵連、6個迫擊砲連和所有六○炮，向敵軍火力點連續砲擊，攻擊部隊奮勇拼殺，終於殲滅敵二○七師二旅四團，敲開了瀋陽的南大門。
我軍一縱在司令員李天佑指揮下，於10月31日深夜，向國民黨主要防區——鐵西區發起攻擊。
我軍二縱在司令員劉震指揮下，用5個團的兵力齊頭並進，從楊士屯、張士屯、中紅旗台一線展開攻擊。
正當我軍一縱、二縱、十二縱及各獨立師向瀋陽發起攻擊時，林彪於31日下達了總攻瀋陽的命令。林彪命令：一縱、二縱為主攻，由二縱司令員劉震統一指揮，由西部與西北部向瀋陽市區突破；十二縱由城南突破；肖勁光兵團所屬各獨立師由東部和北部突破。
一縱司令員接到命令後，立即打電話給劉震：老劉，我們部隊到齊了，總部命令由你統一指揮。劉震說：現在戰局的發展不需要統一部署了，你們從皇姑屯進城，趕緊肅清殘敵抓俘虜吧！
11月1日拂曉，我軍向瀋陽發起總攻！
一縱進攻的大砲一響，就打上了守敵主力二○七師一部。敵二○七師豁命死守，重砲還擊，坦克攔截。李天佑見主攻方向受阻，竟把縱隊指揮所設在了向鐵西區方向進攻的九團團部，冒著槍林彈雨親臨一線指揮部隊猛打猛衝，終於沖垮了守敵的第一道防線。上午10時，一縱向瀋陽城內進擊。
二縱在拂曉前，順利地突破了守敵的第一道防線，從鐵西區由西北向東南縱深進擊。
當一縱、二縱從鐵西區突破後，十二縱也從城南殺開了一條血路，逼進城內。
市區的國民黨軍望風而逃，到處是成幫結隊的潰兵，或打著白旗，或脖子上纏著紅布帶，主動打聽解放軍的位置，要求投降。一些軍官則開著吉普車滿城亂轉，找解放軍去他們的兵營受降。
第十二縱隊一個班分為3個戰鬥小組，分別爬上3輛吉普車，闖到3個兵營受降。每個兵營兵力少則有二三百人，多則七八百人。一見吉普車載著解放軍，一齊高呼：
“解放軍來人了，快出來繳槍。”
幾百人蜂擁而上，將吉普車團團圍住，紛紛問：
“槍繳到哪兒？”
吉普車上的戰士隨便朝東一指，很威風地說：
我軍佔領瀋陽車站
“槍堆到那裡，碼整齊！”
俘虜紛紛往東擁，將槍碼成了一座小山垛。解放軍戰士又往西一指：
“人都到那邊集合！”
俘虜繳完槍，紛紛跑到西邊集合。排好隊形後，幾百雙眼睛齊刷刷盯著解放軍，等待發落。三四個解放軍戰士也不知下文該怎麼做了，紮成一堆小聲商量起來。最後決定派一名戰士帶著那輛吉普車去找上級請示。偌大一個瀋陽市，戰士不知上級在哪條街，指揮司機一時東一時西，逛了一整天街，兵營裡的俘虜早餓得咕咕叫了。有的怯生生地嚷道：
“共軍大哥，有吃的嗎？”
“不是派人聯繫去了嗎？”解放軍戰士說，“聯繫上了飯就來啦！”
左等右等那個戰士還沒來，急得兩三個戰士腦門兒直冒汗。 “人是鐵，飯是鋼，一頓不吃餓得慌。”時間長了，這幫俘虜難說不生事。
最後，衝進一群解放軍，高呼：“繳槍不殺！”
“別開槍啦，我們早就繳槍啦！”俘虜們嚇得連忙亂喊。
第一縱隊有一名戰士，隻身衝進市中心的“剿總”戰車團大院。戰車上的國民黨兵見狀高呼：
“解放軍來了！”
“不許動！”解放軍戰士端著槍吼道。
“我們早就不動了，武器車輛完好無損。”有的國民黨士兵說。
“我們沒放過一炮，不信你來驗砲口。”
解放軍戰士仔細一看，汽車、裝甲車、坦克整整齊齊地排著，駕駛員筆挺地站在一旁，等待接收。
第一縱隊第三師第八團團長宋文洪帶著3名參謀長開著吉普車，在五義路見一個大胖子揮著白旗，站在公路中央，攔住去路。
吉普車停下來，大胖子點頭哈腰地說：
“我是高射砲團的副團長，團長缺編，我是頭兒。總算把貴軍盼來了，快去我們團受降吧。”
宋文洪載著大胖子開進一所大院。大胖子先將“共軍長官”們引進辦公室，擺上酒菜，大獻殷勤。宋文洪說：“先辦完投降手續再說。”
“好的，好的，”大胖子點頭哈腰，“請跟我來。”
大胖子打開一樓一個大房間，裡面堆滿了美式卡賓槍。又打開二樓一個大房間，裡面坐著400多名赤手空拳的士兵。
第一縱隊第三師第八團政治處主任張鎮銘正在大街上追趕隊伍，迎面跑來一名戰士，說：“主任，快來，有一個營的敵人要投降。”
張鎮銘跟著那名戰士來到敵坦克營門口，只見一名軍官大吼一聲：
“立正”！
院子裡有八九十名國民黨士兵，列著整齊的隊伍，像搞閱兵式似的，一個個昂首挺胸，精神抖擻。軍官跑步奔向張鎮銘，突然雙腳一磕，敬了個標準的軍禮，聲音洪亮地說：
“報告長官，坦克營實到官兵84名，實有坦克8輛，正式向貴軍投降。副營長王建業。”
張鎮銘也規規矩矩回了個禮，說：“營長何在？”
“本營營長於凌晨5時30分逃跑啦。”王建業道。
“坦克是否完好？”張鎮銘問。
“坦克完好無損，貴軍投降條件上規定不准破壞武器裝備。”王建業說。
11月1日中午，解放軍打到銀行大樓。周福成率第八兵團機關300多人正式投降。第二縱隊司令員劉震讓周福成命令仍在頑抗的青年軍二○七師投降。
二○七師在東大營和喬家窩棚已經頑抗了兩晝夜，他們對周福成的命令置若罔聞。劉震氣得大吼：“堅決徹底殲滅它！”
11月2日，青年軍二○七師在我優勢兵力和火力的打擊下，終於遭到覆滅的下場。至此，瀋陽全部解放，13萬國民黨守軍被全殲。
在東北人民解放軍強大攻勢下，駐瀋陽的國民黨軍各級指揮機關和部隊，如風捲殘雲，紛紛向解放軍投誠，而且爭先恐後，唯恐坐不上末班車。
“東北剿匪總司令部”是東北地區國民黨軍的最高指揮機關。駐瀋陽市和平區太原街。解放軍進城時，東北“剿總”處於群龍無首的癱瘓狀態，機關有些人員已躲在家中或逃走。解放軍第十二縱隊三十六師一○六團三營在縱隊政治部副主任周彬和師長沈啟賢的率領下，首先進入東北“剿總”司令部辦公大樓，國民黨官兵站立兩側，根本無抵抗。辦公室內文件、地圖及其他物品均未受毀壞。
解放軍進入大樓後，周彬即見到了東北“剿總”中將副參謀長兼辦公廳主任袁克徵，袁提出要同解放軍進行談判，明確要求“剿總”機關人員起義。周彬表示不同意，令其交槍，雙方發生爭議。周彬當即電話請示進攻瀋陽的總指揮、二縱隊司令員劉震。劉震指示部隊堅決讓該部投降。袁克徵提出要求會見東北野戰軍最高領導人，仍堅持要求起義。雙方爭執近兩個小時後，周彬讓袁克徵回去和同事們商議，限1小時答复。袁回去商議後不到1小時回來見周彬，明確回答：同意放下武器，但要求保證將官們的安全。周彬則明確保證其安全。袁克徵回去後就令尚在“剿總”機關的官兵放下武器投誠。
駐守瀋陽的第八兵團，駐瀋陽大西門裡原中國銀行，轄第五十三軍和東北第二守備總隊，瀋陽臨解放前，衛立煌逃離瀋陽，駐瀋的國民黨部隊統由第八兵團中將司令官周福成指揮。
解放軍進攻瀋陽，周福成在無奈情況下放棄指揮，離職出走，第八兵團司令部已失去總指揮。參謀長蔣希斌令兵團參謀處通知機關各處、科原地待命，等待解放軍來接收。參謀處長戴鴻圖立即指示參謀科用電話下達要求各部隊遵照執行。 11月1日上午，獨立一師師長管松濤帶第三團進入兵團司令部，根本未遇抵抗。第八兵團司令部官兵自動放下武器投誠。
瀋陽國民黨守軍第五十三軍軍長仍由第八兵團司令周福成中將兼任，少將副軍長趙國屏，少將參謀長郭業儒，下轄第一一六師、第一三○師和暫編第三十師。軍部駐大北門朝陽街的魁畬祥商店，總兵力約4萬人。
五十三軍副軍長趙國屏早就和中共地下工作有聯繫，準備起義。 10月31日晚，趙國屏指示軍參謀處向全軍各部隊下達命令：放下武器，不准抵抗。 11月1日上午，趙又通知軍部各處、室和直屬單位團以上軍官集中軍部開會，趙親自主持。他講了放下武器投誠的意見，並說：“解放軍今天進城，大家都來迎接。”這時，解放軍遼北軍區獨立一師參謀長張萬玉已進入該軍軍部，與趙國屏談妥放下武器，由解放軍接收。 11月2日上午，趙國屏又召集軍機關處、室負責人以上會議，遼北軍區獨立一師副師長羅春生參加，主要佈置向解放軍辦理接交之事。羅在指令他們要認真辦理移交後，宣傳了解放軍的政策。之後，該軍機關和直屬隊都向遼北軍區獨立一師等部隊作了移交。
國民黨軍一三○師師長王理寰和王化一等策動聯合起義未成。解放軍進城前夕，王再派人與中共瀋陽市工委聯繫，找到了在中共瀋陽市工委領導下做地下工作的瀋陽第二中學歷史教師王襄忱，說：“王理寰師長渴望與共產黨取得聯繫，率全師投誠，但苦於沒人搭橋。聽說你是從解放區來的，那邊一定有熟人吧？你給掛個鉤怎樣？”
當天晚上，王襄忱立即去找黨的領導人劉光亞匯報。組織上連夜研究，認為時間緊迫，決定立即組成以劉光亞為首的5人小組，準備同第一三○師王理寰洽談。
10月29日上午，劉光亞、王襄忱等5人到一三○師師部談判，王理寰在門口迎接，並說：“鄙人代表一三○師全體官兵，向貴黨軍的代表表示熱烈的歡迎與衷心的敬意。本人戎馬半生，備嘗辛酸，如今全師官兵已經認清形勢，願向貴軍投誠。今後我寧願解甲歸田，也絕不做千古罪人！”
劉光亞說：“王師長，你知道共產黨光明磊落，解放軍是人民子弟兵，一切請你放心。我代表共產黨、解放軍對你和你的部下棄暗投明表示歡迎。”接著，開始了具體談判。
談妥後，以劉光亞為首的5人小組讓王理寰立即用電話向所屬各團、營下達命令，王當即下達了不抵抗命令。劉光亞則通過一三○師陣地到虎石台找到了解放軍獨立四師（又稱李紅光支隊），向師首長作了匯報。該師領導向遼北軍區請示後提出：不許開火，讓出陣地，向指定地點集結，收繳武器。由中共瀋陽市工作委員會城工部聯絡員送解放軍各部隊一個通知，並抄送一三○師一份。通知內容是：“前線負責同志，五十三軍一三○師駐地為大韓屯、八家子、羅家墳、沙河子、下坎子一帶，停戰談判已與軍區談妥，現在待總部命令，向指定地點集結中，希勿發生誤會。城工部，文山，10月31日。”
解放軍獨立一師部隊前進至瀋陽市北郊大窪附近時，遇到了國民黨暫三十師的部隊。 31日凌晨，暫三十師師長張儒彬派該團二營副營長曹翰奇出來找到解放軍獨立一師指揮所，見到師長管松濤、政委馬毅之、政治部主任鄭效峰，他代表師長張儒彬要求停火談判。獨一師派宣傳科長陸熒代表去暫三十師同師長張儒彬談判，最後達成放下武器、部隊到北大營集結的協議。接著，張儒彬打電話把3個團長找來，令各部隊脖子上紮圍白毛布，快到北大營集結。 11月1日早晨，暫三十師3個團官兵均放下武器，到北大營集結完畢。
解放軍獨立一師部隊前進至望花台、大窪、二窪一帶時，開始受到國民黨軍一一六師部隊的阻擊。 30日夜，一一六師師長劉德裕在東二台子師部召開營長以上軍官會議，講明危急形勢，宣布執行軍部命令，不抵抗。會後，各部隊將在工事裡的人員撤回，在駐地門上掛起白旗。該師指揮所後撤至北大營。 11月1日，解放軍獨立一師第二團前進至北大營其師指揮所時，該團參謀長李長寬同一一六師師長劉德裕相見商談，劉同意放下武器，部隊在北大營集結。在此之前第一一六師留駐鐵嶺的三四六團與解放軍十二縱三十六師一○六團達成停火協議，十二縱隊政治部主任陳志方和中共東北局社會部開原站站長程光烈，派來代表進行了談判。三四六團全部交槍，被十二縱三十六師一○六團接收。
原國民黨東北第二守備總隊（相當師），駐瀋陽市市內南五馬路。當時擔任鐵西區和於洪區一帶的防務。總人數約8000多人。總隊長毛芝荃、副總隊長佟道受五十三軍的影響，不願與解放軍頑抗。他們向部下交代：“當解放軍接近時不准開槍，要想盡一切辦法與解放軍聯繫。”第三團團長關慶厚和中共的地下工作關係李極棟（化名白棟）取得了聯繫。
11月1日上午，解放軍進入瀋陽鐵西區時，第二守備總隊派代表打著白旗找到解放軍第二縱隊五師十四團，要求“火線起義”，邀十四團派代表去該總隊司令部談判。十四團遂派政治處主任王佐邦帶團作戰股長、通信股長等多人前去第二守備總隊司令部。毛芝荃、佟道提出：（一）要求解放軍停止攻擊；（二）承認其部為“火線起義”。王佐邦不同意其起義，指令其交出防禦部署圖，部隊撤出防區到指定地點集中。雙方發生爭議。這是談判時的一段“插曲”。下午2時許，解放軍十四團小分隊靠近總隊司令部，令其警衛排放下了武器。這時，毛芝荃等人同意放下武器，交出了防禦部署圖。該總隊司令部和各團、直屬分隊官兵先後放下了武器。
11月1日晚，解放軍第十二縱隊三十六師直屬隊政治處主任許長庚隨部隊到市區後，帶領警衛人員進入瀋陽市警備司令部，駐地在瀋陽市和平區南京街，門口站崗的國民黨士兵不加阻攔，進到樓內也未有低抗。 100多名軍官早已在一樓走廊兩側站立，桌子上擺放著槍支等武器。警備司令部負責人手捧花名冊交給許長庚，提出交槍，請解放軍清點接收。許長庚尚覺得自己只帶一名警衛員不便正式接受，說：“你們先等著，我去找部隊來。”許從該司令部大樓出來後，就近找到三十六師一○八團，來人將警備司令部全部人員接收。
國民黨軍新編騎兵司令部是由原滿、蒙騎兵和地方保安騎兵支隊、獨立團、營等編成的雜牌軍部隊。司令部駐瀋陽市郊新城子，中將司令官徐梁（兼國民黨遼北省主席），中將副司令王照堃，官兵約7000多人。副司令王照堃是東北講武堂第五期畢業，是張學良舊部，他任騎兵第六師師長時，曾對蔣介石不抗日政策表示不滿，西安事變後不受蔣介石重用，故對國民黨的前途失去信心。王照堃與呂正操是東北講武堂的同學，王任騎兵司令部副司令員後，呂正操曾給他捎過書信，對王進行政治爭取。中共東北局社會部和呂正操由哈爾濱派做黨的地下工作的闞福培（化名韓福，曾和呂正操、王照堃是東北講武堂同學）到瀋陽重點做王照堃的工作，策動王視機率部起義，闞就在王的家中吃住，王照堃給闞多方協助，掩護他的秘密活動。
10月下旬，王照堃率領的騎兵司令部和騎兵部隊殘部共1000多人，從遼西黑山、彰武往瀋陽倉皇潰退。 10月28日，當行進至新民縣興隆店附近時，與東北人民解放軍後勤部部長李聚奎率領的近百名後勤機關人員相遇。後勤部供應部部長唐湘風首先發現騎兵部隊，即令他們停止前進，王照堃和參謀長張麟閣來見唐湘風要求起義。
李聚奎得到報告後令其部隊原地待命，讓王照堃和張麟閣來商談。當晚，王、張來見李聚奎，進行了晤談，王照堃要求起義，李聚奎不同意起義，令其放下武器。李讓張麟閣回去把隊伍集合好，不許亂走動，等著交槍。王照堃仍留在李聚奎處，繼續交談。
29日凌晨，後勤部作戰處長尹健從巨流河鐵橋處調來了過橋前進的4個連隊（東北總部砲兵旅兩個連、一縱隊兩個步兵連），很快將騎兵部隊武器收繳。騎兵部隊的士兵由解放軍一縱隊和砲兵部隊帶走。李聚奎和後勤機關人員帶著騎兵部隊的約200名軍官來瀋陽。將這些軍官交給了東北軍區政治部接收。
國民黨瀋陽第二守備總隊，約8000人，駐瀋陽市和平區同澤街147號。該總隊屬雜牌軍，主要任務是配合正規軍防守瀋陽。少將總隊長秦祥徵，少將副總隊長王鳳起，少將參謀長白澄。副總隊長王鳳起的妻子富平當時是中共東北局社會部秘密派到瀋陽做爭取國民黨部隊工作的，受社會部開原站站長程光烈領導。
10月下旬，王鳳起和秦祥徵等人即醞釀起義，並與中共瀋陽市工委城工部商談，規定了聯繫的旗號及晝間、夜間信號聯絡方法，並由地工人員發給帶有“高覺”兩個大字的識別臂章30餘個，做了迎接解放軍的具體準備。
11月1日上午，解放軍一縱隊三師八團一營教導員郝建岳帶領該營二連部隊前進至瀋陽第二守備總隊司令部，該總隊未抵抗，樓上掛著白旗，派人在門口迎候。郝建岳和二連政治指導員萊陽春等進入該總隊部辦公室，總隊長秦祥徵，副總隊長王鳳起和參謀長白澄要求起義，郝、萊不同意其起義，指令其放下武器。
雙方有爭議難以商定，後八團政委餘琳和該總隊秦、王、白及東北“剿總”少將高參邱立嵉等人乘車去鐵西接一縱三師師長劉賢權到該總隊司令部，同秦、王、白、邱等商定，該總隊放下武器，到市郊集結。秦祥徵、王鳳起、白澄各去1個團督辦交槍，官兵徒手集合。是日夜，該總隊全體官兵按解放軍指令開赴瀋陽市西南郊的上沙坨子、李官屯、富官屯暫住。後其官兵由一縱隊政治部分別作了安置。
國民黨暫編第五十九師師長樑鐵豹不願再戰，同師副官處主任左祁和一團團長羅規一起商議確定，當解放軍到來時不抵抗，把人員、武器集中起來交給解放軍。 11月1日下午，解放軍第二縱隊四師十二團，進入瀋陽市到達暫編第五十九師駐地，根本未遇抵抗。
十二團參謀長程國藩帶領一營一連和機槍連進入該師師部，師長樑鐵豹正與一些團職軍官約20人開會，商議與解放軍接洽之事，梁見程國藩等人進入即提出要找解放軍負責人商談，程國藩遂向四師師長胡繼成及縱隊副參謀長王良太作了報告。
胡繼成師長很快來到五十九師師部，見到樑鐵豹等人後，令他們立即放下武器。樑鐵豹要求起義遭拒絕，胡繼成師長說：“一定保證你們官兵和家屬們的安全，私人財物保證不沒收。”最後，五十九師同意放下武器投誠。
如同堤壩決口，國民黨軍舉白旗投降者接踵而來：
第四十九軍七十九師空運錦州未成的二三六團投降；
獨立砲兵第十六團投降；
空軍高射砲第六團投降；
獨立裝甲兵團投降；
獨立砲兵第七團投降；
重迫擊砲第十一團投降；
砲兵第十二團投降；
獨立鐵甲車第三大隊投降；
獨立戰車第三團第一營投降；
國民黨軍獨立輜重汽車第十七團投降；
聯勤總司令部第六補給區司令部投降……
坦克、裝甲車、火砲、汽車等排列整整齊齊，各種彈藥物資堆積如山！
國民黨瀋陽守軍最高指揮官周福成也被俘投降。
10月31日晚，周福成已感到四面楚歌，無法維持局面，為了將瀋陽失守的責任嫁禍於五十三軍副軍長趙國屏，周福成給蔣介石發了一封密電：
十萬火急（2116）
大總統親密，王理寰已叛亂，現在解決中，如何再陳。
五十三軍周福成卅晚。乙電
10月31日10時左右，周福成見大勢已去，就給趙國屏留下一封信，內稱：“國屏弟，事已至此，我無能為力，希你善其後罷。我走了。”遂化裝成商人，帶著幾個隨從，悄悄溜出他的兵團司令部，移住世合公銀行內，不聞不問，聽其自然。
31日下午4時許，二縱六師前衛團十六團首先從鐵西突入市區。該團前衛連一連連長黃達宣、指導員蘇福林各帶兩個排，沿兩洞橋、中山路、馬路灣經一夜搜索，直插故宮一帶，進入老城。團主力也陸續展開。
11月1日拂曉，黃達宣在大西門裡靠故宮不遠處，突然看到路南一座小樓院裡（世合公銀行）出來兩個人，小心翼翼，一見有人來又縮回去了。黃達宣腦子裡一閃：可能是敵人。
這時路邊一個老太太告訴他們，這個世合公銀行樓上有一個國民黨大官。他立即向在路北搜索的蘇指導員等人喊了一聲：“前面有敵人！”接著就帶人闖進院內。
蔣軍士兵發現他們進了院，並不開槍，只是躲躲閃閃往小樓裡退。這個院不大，樓下有3間屋子，一個車庫。
黃達宣和蘇福林在隱蔽處交換了一個眼色，感到這裡邊有文章，可能有大官吧，立即指揮部隊將小樓包圍了起來。並派人將情況向營里報告。
馬志高營長指示：“要把那個小樓包圍得嚴嚴的，不管是什麼人，不能跑掉一個。如果確實有國民黨大官，要抓活的。我立即去你們連。”
包圍好小樓，黃達宣開始喊話：“你們趕快放下武器投降，繳槍不殺，不然就要炸樓啦！”
樓內敵人聽後並未答語，也不開槍，院內死一般沉寂。
黃見勢一招手帶幾名戰士尾隨蔣軍士兵進入樓內。
戰士們闖進一個大房間裡：“繳槍不殺！”首先把大約30多人的警衛排解決了。此時又見幾個敵兵哆哆嗦嗦地躲在樓梯拐角處，黃達宣高喊：“快出來投降！”“你們的長官在哪裡？
只見一個膽子大一點的士兵探出身來用手指了指樓上，黃連長明白了。
他與蘇指導員佈置戰士們封鎖好樓門、樓窗和走廊，然後自己帶領幾名戰士，飛快衝到樓上。
上面也是三四個房間，幾個人分頭封鎖好每個門口。這時，從中間一個房間走出個副官模樣的人。
黃連長上去一把猛然將他拽到跟前，用手槍抵住喝問：“你們的長官在哪裡？”這個傢伙膽子大一點，好像早有準備。他忙擺手說：“不要這樣，請跟我來，長官都在裡面，我們投降。”
黃見到對方毫無抵抗之意，就帶幾個戰士隨他跨進門裡，幾支槍口同時對準了屋裡的人：“不許動！”
這時，只見一個外披大衣內著便衣的中年從人堆裡走出來，木然而立，朝著拿手槍的黃達宣低聲說：“我是周福成。”
接著，又有一個年齡相仿的人走出來，文質彬彬地說：“鄙人是蘇炳文（東北剿總高參室中將主任）。”
接著蘇炳文含糊其詞地說：“我們的部隊正在和你們三縱隊（即我遼北軍區獨立一師）聯繫起義……”
黃達宣心想這都什麼時候了，於是打斷他的話說：“情況我們可以向上反映。不過你們要老老實實。我們的政策你們是知道的，先把槍都交出來吧。”
與此同時，樓內樓外周福成的參謀、警衛等隨從人員也都被繳了械。一切進展得很順利。
這時，一營長馬志高趕到。
黃達宣帶蘇炳文來見馬營長，介紹說：“這是我們馬營長。”
1948年11月2日，我軍進入瀋陽市
蘇炳文向馬營長深深地鞠了一躬，自我介紹說：“兄弟蘇炳文，是中將高參室主任。現在在樓裡的是第八兵團司令周福成。衛立煌逃跑前，任命周福成為東北'剿總'副司令，負責指揮。兄弟正在勸他起義。”
馬志高一聽，吃了一驚：想不到真的摸到了敵人的老窩。便嚴厲對他說：“起什麼義？到了這個時候，還不趕快投降？”
蘇炳文說：“是，是，是。我回去再勸他。可是現在他還想不通，口口聲聲說對不起蔣委員長。”
馬說：“他對得起老百姓嗎？叫他馬上投降。不然，立即把大樓炸掉！”
蘇連忙說：“請馬營長別著急，我回去就把你的意思告訴他。不過得給我一點時間。”
說話間，蘇炳文還表明他過去曾為中共做過一些事情。由於時間緊迫，馬志高向他擺了擺手，說：“限你10分鐘，勸他投降。不然，我們就動手了。”
蘇一副哀求的樣子：“10分鐘太短了，怕說不通他。”
馬說：“給你20分鐘。別囉唆了，快去吧！”
蘇無奈，只好和黃連長一道出去了。大約過了十來分鐘，黃連長帶著蘇炳文興沖沖地返回來了。
黃連長大聲說：“營長，敵人投降了。”
馬志高順便把敵人投降的消息告訴了團裡，對黃連長一揮手，說：“走，咱們看看去。”說完，來到世合公銀行。
進了樓，只見幾十個國民黨兵排列在走廊裡，一個個低著頭，無精打采。蘇炳文領著他們徑直來到一個很大的房間裡。屋裡光線很暗，亂七八糟地堆放著一些物品。靠近牆角處擺著一張很大的桌子，上面有兩瓶外國酒和一些沒有吃完的綠色包裝的軍用罐頭，還有幾部電話，電話線交錯地散落在地面上。
屋子正中站著一個人，50上下的年紀，穿著黑色的呢子大衣。他好像很冷，整個身子緊縮在大衣裡，頭上帶著一頂深色的禮帽，帽簷壓得很低，幾乎罩住了眼睛，以致看不清他的面目。他耷拉著腦袋，一副垂頭喪氣的樣子。這時，蘇炳文緊趕上前幾步，用手碰了碰周福成，說：“這是民主聯軍的馬營長。”
那個人慢慢地抬起了頭，把帽子向上推了推，向馬點了一下頭，說：“我是周福成。”
周福成的臉色灰白，目光呆滯。
一個戰士把一支手槍遞給馬志高，說：“營長，這是他的手槍。”
馬志高接過來，這是一支鑲著象牙把，造得很精緻的左輪手槍。馬掂了掂這支槍，對周福成說：“你放下武器，這很好。可是你們的二○七師殘部還在渾河一帶頑抗，你馬上下命令讓他們投降。”
周福成再一次抬起頭來，慢吞吞地說：“二○七師我指揮不動。”
蘇炳文也說：“二○七師是青年軍，不聽他的。”
隨後，一營派1個班端著刺刀將周、蘇等押送到十六團團部。周等以為情況不妙，特別是周福成嚇得直發抖。所以，當薛復禮團長和楊棄政委詢間其身份時，週、蘇吞吞吐吐，就是不敢實說。於是，薛用電話報告：“我們抓了幾個大官，也問不清楚，馬上派人給師部送去。順便還給你們師領導送去5支快慢機手槍，就是從這夥人身上繳的。”
張竭誠師長和李少元政委、楊啟軒參謀長接見了周福成和蘇炳文。當楊啟軒介紹說“這是我們的師長、政委”時，週、蘇二人的緊張情緒明顯地有所放鬆。當張、李以禮相待去和他們握手時，他們先是驚詫，後是僵硬地點頭哈腰把兩隻手都伸過來了。
俘獲了兵團司令周福成和東北“剿總”高參室中將主任蘇炳文，大家都很高興。
張竭誠操起電話先告訴還蒙在鼓裡的薛復禮：“老薛呀，大功一件啊！你知道你們捉到的是誰嗎？是周福成！還有那個姓甦的，是中將高參！”
薛大聲說：“那他怎麼不早和我們說，都投降了還擺什麼臭架子。”
張竭誠說：“不是的，人家有顧慮嗎。你們一營弄1個班上著明晃晃的刺刀押送，把他們都嚇壞了，他們怕你殺頭咧！”
對周福成和蘇炳文，給予了寬待。張竭誠和李少元經斟酌，還請週、蘇二人吃了頓飯。雖說菜並不豐盛，已使驚魂未定的周福成和蘇炳文感激涕零了。
他們邊吃邊談。周說他是於10月30日從兵團部所在地中國銀行轉移到世合公銀行放棄指揮的。他還提到第五十三師起義之事，說該師許師長等與遼北軍區早有聯繫。這時，蘇炳文插上來說：“聽說他們聯繫起義的人已經派出，還不知情況如何，你們的部隊就很快地進城了。”
張竭誠說：“我們不知道此事，戰時情況緊急，變化快，一時也無法聯繫。可是，話又說回來了，如果你們的部隊真有誠意早點起義，何必我們動這麼大的干戈呢？”
蘇炳文欠身說：“鄙人十分遺憾！”周福成沒話找話地說了句：“貴軍辛苦了！”
為了消除周和甦的顧慮，張竭誠開門見山地說：“我軍對放下武器的人歷來是一律優待的。這是有目共睹的事實。你看，我們今天對你們怎麼樣？從戰士到我這個師長，還有我們的李政委、楊參謀長，對你們怎樣，打了嗎？搜腰包了嗎？”
周福成連忙說：“沒有，沒有。”蘇炳文也點頭讚歎：“仁至義盡，仁至義盡！”
張竭誠接著說：“反過來，你們再想想，你們抓住我們共產黨人、民主聯軍又是怎樣對待的呢？”
蘇炳文急忙說：“天壤之別。我等能有今天，實屬萬幸啊！”
吃著說著，週、蘇二人已不顯得那麼緊張了。週起身說：“我斗膽請求貴軍能對我的部下恩賜寬待。”
李少元政委一擺手說：“請坐。這一點你儘管放心，我們已經這樣做了。”
交談中，張竭誠他們發現周福成話裡話外對蔣介石仍抱有幻想，於是和李少元你一言我一語，給這二位講起了3年東北解放戰爭天翻地覆的變化，一直講到眼前東北全境即告解放，蔣軍於全國也已從優勢轉為劣勢。只講得周、蘇連連點頭。
瀋陽之戰，共殲滅國民黨軍一個“剿匪”總司令部、1個兵團部、兩個軍部、7個師、3個騎兵旅等，共1345萬人，俘第八兵團司令官周福成以下將級軍官106名。