第二天，杜聿明又跑到上海去见美军第七舰队司令金开德，代表蒋介石请求第七舰队帮助运送国民党军到东北。金开德慷慨大方，满口应允。他告诉杜聿明，第七舰队的运输舰、登陆舰均已准备完毕，马上就可以执行运送国民党军的任务。从上海起运的部队3天就可以到达秦皇岛港，在越南的第一方面军和昆明的远征军大约需要1周的时间可以运到东北各港口。杜聿明听了十分高兴，当晚就把与金开德接洽的结果报告了蒋介石。
有了美国人的大力支持，杜聿明觉得自己的腰杆粗壮了许多。他踌躇满志地来到东北，欲一展抱负。10月27日，杜聿明飞抵长春的当天晚上，就在参谋长赵家骧和蒋经国的陪同下，拜见苏军总司令马林诺夫斯基元帅，洽谈接收东北问题。蓝眼睛、高鼻梁的苏联元帅表现得非常友好、热情，他满脸笑意地对杜聿明说：“我们苏联始终要同中国人民友好的，苏中友好关系，我深信是永久的，因为我们早就有了杰出的孙中山和列宁他们两人的友谊。……杜将军带领中国军队接收东北的领土主权，苏军很欢迎，你们从海路陆路来我们都欢迎。”
杜聿明当即提出，请苏军在营口掩护他的部队登陆。马林诺夫斯基不但表示同意，还画了一幅苏军位置图，写明苏军营口警备司令及掩护国民党军登陆要旨，送给了杜聿明。临别之际，这位元帅一再表示，欢迎杜将军早日再来长春，苏中共同携手合作，两国人民共同过和平友好的生活。
次日，杜聿明兴高采烈地回到重庆向蒋介石复命，并将苏军送给他的地图拿给蒋介石看。蒋介石喜形于色，连声说好。他告诉杜聿明，已同美军顾问团商量好了，用美国军舰运送第十三军和第五十二军到营口登陆，接收东北。现在十三军已运到了秦皇岛，五十二军正从越南起运。他命令杜聿明到秦皇岛乘美舰，指挥部队在营口登陆。
6天后，当杜聿明带着马林诺夫斯基送给他的“联络图”，搭乘美军第七舰队的军舰到营口与苏军联系时，才发现营口已由林彪的东北人民自治军接收。杜聿明急急忙忙返回重庆向蒋介石报告营口的情况，蒋介石认为苏联人是有意耍弄自己，尴尬异常，窘态毕露。他恨得咬牙切齿，咆哮着说：“娘希匹！我们一定要打出关东去，不能把东北白白送给共产党！”
他问杜聿明：“光亭，你的意见如何？”
杜聿明顺着蒋介石的意思说：“既然不能和平接收，我们应不惜使用武力。我的意见是：第一，请校长迅速抽调10个军，在美军第七舰队的掩护下，在营口或葫芦岛强行登陆。先肃清东北的共军，然后再回师关内作战；第二，请校长批准建立东北地方武装，东北九省可收编伪军成立11个保安支队，在整训之后，可以用来接替正规军的防务；第三，请校长委派东北九省的军事特派员，让他们深入各地发动地方武装，袭扰共军的后方。”
蒋介石听了杜聿明的计划后，想了想，说：“你的计划很好，但我一下子抽不出10个军，暂时只能给你调去第十三军和第五十二军。你就指挥这两个军从山海关打出去。成立保安支队的事情，可以交给熊主任核办。至于东北各省的军事特派员，就由你来选派任命吧。”
得到蒋介石授权的杜聿明杀气腾腾地赶到秦皇岛，准备指挥部队强行闯入关东。
内地通向东北的大门被国民党军打开
11月8日，杜聿明到达秦皇岛。他决定指挥部队强攻，夺取山海关。
当时，为了阻止国民党军侵占东北，共产党军队主要分散在以沈阳、安东、锦州为中心的南满、北满和东满地区，并依靠抗联部队开展工作。
10月中旬，国民党军准备向山海关大举进攻时，中共中央发出指示，要求到达东北的主力部队，“曾克林、万毅、肖华等部队迅速集中加以补整，全力消灭国军”，并强调“战胜国军登陆是目前的中心一环”。
11月1日，中共中央向中共东北局下达了11月的作战部署：“我党任务是夺取东北，巩固华北、华中。”“东北方面，林彭立即布置内线作战，先在葫芦岛至锦州、营口至海城之线尽力阻滞登陆之国军，以待已到部队之组成及路上行进部队之到达，并于适当时机坚决歼灭国军，不使进沈阳。”同日，中央将指挥山海关、锦州地区作战的任务交给了李运昌，要求其“坚决歼灭北进之敌”。
由关内开赴关外的国民党军
李运昌部队最早进入东北，发展得很快，短短两个月，就发展到8万多人，而且是新枪新炮。不过，部队虽然不少，但多为新兵，战斗力不强，大部分部署在辽西地区，李运昌急电中央，请求速调杨国夫部来山海关增援。
11月初，山东渤海军分区司令兼第七师师长杨国夫率领第七师3个团共8000余人经长途跋涉，步行到山海关，不顾疲劳，就接管了正面防御。由于部队兵力少，防御的正面过于宽大，从东南海边到西北之九龙门、田家岗、黄土岭，长达50公里，正面防御中几乎没有纵深的预备队。各阵地均较薄弱，因此，国民党军队具有绝对的优势。
两军对峙，双方还都互不摸底。对峙了两天，杨国夫派出两个营向国民党军十三军八十九师阵地进攻。战士们深入到国民党军阵地内部，又扔手榴弹又打枪，引起国民党军八十九师和五十四师发生混战。共产党部队在缴获了1门炮、18挺轻机枪和50支步枪后，趁着夜色从容撤回；八十九师和五十四师则轻重机枪乒乒乓乓地猛打了一夜，到天明后一清查，哪里有共军的影子，倒在地上的都是国军士兵的尸体。
国民党第十三军作试探性进攻，没想到，刚一上阵就损失了1个连。仅连长一人逃了回来。这个连长被吓得脸色苍白，浑身哆嗦，报告说：“共军从东北接收了日本的武器，又有沈阳兵工厂大量制造武器供应，他们战术神妙，火力非常强大；在攻打沙河阵地时，共军集中炮火将我连所在的村庄房屋工事在10分钟内就完全摧毁了，全连死伤殆尽，因而阵地失守。”
十三军军长石觉赶紧把这一情况报告给杜聿明。杜听后感到十分诧异，因为据他掌握的中共军队情况是武器破烂、没有火炮，对这个连长报告的情况很是怀疑。
杜聿明决定亲自督战。他集合第十三军的军长石觉以及师、团长们，在那个逃回来的连长带领下，到战场实地察看。到沙河后，杜聿明问那个连长是哪个村子被共军的炮火摧毁了？那个连长先说是北边的那个，可进村一看，没有一间房屋被炸毁，他又说是中间的村子，再进村查看，房子都好好的。杜聿明见有一位老农民在家中，就问他：“昨天晚上这里打得怎么样？”
“啊！打得好厉害！”老农回答。
杜问：“打仗时你在哪里？”
老农回答：“就在这间屋里。”
杜又问：“你怕不怕？”
“手榴弹打不倒这堵墙。八路军一来就把村庄包围了，你们老总慌忙跑出去，被手榴弹打死几个人，其余的都缴枪了。八路军打得可刁哩，从前日本鬼子大炮机关枪都打不过八路军……”老农民看了杜聿明一眼，把后半截话咽了回去。
杜聿明听了老农民的话，又查看了弹痕，均是手榴弹的炸痕，判断昨夜与之交战的共军根本就没有大炮，很可能是昨晚驻守沙河的部队在遭到共军的袭击时，惊惶失措，引起内部混乱，自相残杀。
杜聿明马上召开军事会议，将那个慌报军情的连长处以死缓，令其立功赎罪，并重申战场纪律和蒋介石的“连坐法”。
杜聿明命令石觉以武力进行搜索，虏获中共人员以了解当前的情况。侦察结果使杜聿明增强了攻占山海关的决心。他亲自督促十三军和五十二军在11月14日黄昏后向山海关发起全面攻击。
国民党军炮火震天，但因畏首畏尾，进展缓慢。激战3日，共产党军队终因兵力不敷分配，阵地被国民党军突破，随后，几个阵地相继失守。为争取主动，共产党军队主动撤退，国民党军进占山海关。
从内地通向东北的大门，就这样被国民党军打开了。
中共中央“让开大路，占领两厢”决策的形成
占领山海关的第二天，杜聿明即决心在共军主力部队未赶到以前，夺取要点，分兵两路沿榆沈公路两侧继续向绥中追击前进。
11月的东北，已是寒风瑟瑟，共产党军队新到东北，粮食、棉衣、武器装备都没有得到解决。
在这种情况下，战士们很难再坚持下去，林彪决定将部队从山海关等战斗中撤出。
对此，李运昌在后来的回忆中是这样描述的：“从11月8日至16日，敌以7万人向山海关九门口正面进攻，激战多次均被我军击阻，乃以3个团出城子峪口，迂回山海关和九门口侧后，企图包围我军。我因兵力不足，无预备队阻击敌人，在敌众我寡的不利形势下，不得已于11月16日撤出山海关。”
毛泽东得知山海关失守的消息后，立即电告李运昌、沙克：“山海关、绥中、兴城之线必须坚守，掩护我主力黄克诚、梁兴初部集中锦州，时间至少3星期，多则两个月，望动员民众构筑多道防御工事。”“凡不得已放弃之地必须于放弃前破坏道路阻敌前进；破坏铁路必须采公私兼顾政策（使民众得木料铁轨等物）及将路基掘毁（掘成宽深之坑，使敌不易修复）。”
李运昌接到毛泽东的电报后，感到很为难，他如实报告了情况：山海关至兴城一线，共有正规部队1万人，除山东杨国夫师有战斗力外，他属下的冀东十九团、二十二团、驻葫芦岛的三十六团，战斗力都很差。
中共中央接到李运昌的报告后，改变了计划，11月7日发出了一个综合指示，命令李运昌、杨国夫部在锦州地区节节抗击，既不死守，又不轻易放弃阵地。又命令黄克诚、梁兴初迅速集结到锦西，“待敌深入锦西、兴城线，从敌右侧后突然攻击。”
杨国夫部刚从山海关撤退到绥中，杜聿明就派十三军追击而至，于是不得不临时部署抵抗。
国民党第十三军是汤恩伯指挥的部队，在抗战期间，一直未打过硬仗。他们一般是以小部队与敌军接触。听到炮声就撤退，虽然保存了实力，但部队的战斗力非常薄弱。
17日下午，杜聿明乘车赶到前线督战，忽见十三军军部及其直属部队掉头向后跑，说是奉军长的命令，前面发生情况，令退后5里。杜聿明立即找到石觉，石对杜说：“共军十分顽强，恐怕今天打不到绥中。”杜聿明观察后，即令石觉以预备队向左翼包围攻击。杨国夫见情况不利，便主动撤退。杜聿明命令当日晚上必须占领绥中，因各部队正纷纷宿营歇夜，石觉不同意杜的命令，二人因此发生了争执。最后决定由石觉的前卫团先去侦察，再去追击。夜间12时左右，该团团长报告说已进入绥中，共军于黄昏后已全部撤走，于是，国民党军队于11月18日占领了绥中。
杜聿明到达绥中后，下令在绥中休整4天，同时以各种手段侦察中共情报。
撤退到兴城的共产党军队杨国夫部，伤亡、失散千余人，非常疲惫，战士们既无棉衣，又无鞋穿，战斗力大大减弱。
林彪查明情况后，感到以当时部队的条件，不要说打胜仗，就是基本作战条件都很差。于是，他致电军委和沈阳东北局的彭真、罗荣桓汇报前方情况，并提出了自己的意见。他认为“目前我军应避免被敌人各个击破，应避免仓促应战。应准备放弃锦州及以北二三百里，让敌拉长分散后，再选弱点突击。因此在沈阳、营口各地之我军不必赶来增援，应就地进行装备与训练，养精蓄神，特别加强炮兵建设，以待以后之作战”。