为了实现抑留并歼灭傅作义集团于华北地区的方针，中共中央军委采取了以下措施：命令华北军区第1兵团停攻太原，华北军区第3兵团撤围归绥，以稳定傅作义集团，不使其感到孤立而早日撤逃；利用蒋介石、傅作义对东北野战军入关时间的错误判断，指示新华社、广播电台多发东北野战军在东北地区祝捷庆功、练兵开会及东北野战军领导人在沈阳活动的消息，迷惑、麻痹敌人；命令华北军区第3兵团首先包围张家口，切断傅作义集团西逃绥远的道路，吸引傅作义派兵西援。然后，华北军区第2兵团和东北野战军先遣兵团出击北平至张家口一线，隔断北平与张家口的联系，以便抓住傅系部队，拖住蒋系部队，为东北野战军入关作战争取时间；命令东北野战军主力在开进中夜行晓宿，隐蔽入关，迅速隔断北平、天津、塘沽、唐山间的联系，切断傅作义集团南逃的道路，以便尔后逐次加以围歼。
中共中央决定平津战役由东北野战军司令员林彪、政治委员罗荣桓指挥。1949年1月10日，又决定以林彪、罗荣桓和华北军区司令员聂荣臻组成中共总前委，林彪为书记，统一领导北平、天津、张家口、唐山地区的作战和接管城市等一切工作。
完成对傅作义集团的分割包围，切断其南撤西逃的道路1948年11月23日，东北野战军主力由锦州、营口、沈阳等地出发，隐蔽向北平、天津、唐山、塘沽地区开进。25日，华北军区第3兵团司令员杨成武、政治委员李井泉率第1、第2、第6纵队由集宁地区东进。29日，平津战役开始，华北军区第3兵团首先向张家口外围国民党军发起攻击，至12月2日，对张家口形成包围态势。傅作义判断，华北军区部队对张家口的进攻是一次局部行动，决心乘东北野战军尚未入关之际，集中主力首先击破华北军区部队的进攻，然后以逸待劳，迎击东北野战军的攻势。遂令其主力第35军（欠1个师）及第104军第258师分由丰台、怀来向张家口驰援；令驻昌平的第104军（欠1个师）移至怀来，驻涿县（今涿州）的第16军移至南口、昌平，以确保北平与张家口的交通。
中共中央军委鉴于吸引傅系主力西援的目的已经达成，于12月2日命令华北军区第2兵团司令员杨得志、政治委员罗瑞卿率第3、第4、第8纵队由易县、紫荆关向涿鹿、下花园急进，切断怀来、宣化间的联系；命令东北野战军第2兵团司令员程子华率第41、第48军等部组成的先遣兵团，由蓟县向怀来、南口急进，切断北平、怀来间的联系。该两兵团到达后，协同华北军区第3兵团抓住平张线上的守军与援军，使其既不能西逃，亦不能东撤。5日，东北野战军先遣兵团在行进途中攻克密云，歼灭国民党军第13军1个师，尔后主力继续南进；华北军区第2兵团进至涿鹿以南待机。傅作义得知密云失守后，感到北平受到威胁，急令第35军由张家口星夜东返；令第104军主力及第16军由怀来、南口向西接应；令第94军（欠1个师）及第92、第62军由杨村、崔黄口、芦台地区开往北平，加强防御。
12月6日，国民党军第35军乘汽车东撤，华北军区第2兵团第12旅在冀热察军区部队配合下节节阻击，将其滞留于新保安地区。接着，第2兵团主力赶到新保安以东，并于8、9两日打退了第35军及第104军主力的东西夹击，将第35军包围于新保安。9日晚，东北野战军先遣兵团前出到怀来、康庄、南口间。进至康庄的国民党军第16军指挥所及2个师，惧怕被歼，掉头向北平撤逃，10日被东北野战军先遣兵团所属第41军歼灭于康庄东南地区。国民党军第104军主力发现腹背受到威胁，又得知第16军已经东逃，即放弃接应第35军的计划，由新保安以东地区经怀来向北平撤逃。东北野战军先遣兵团各部队立即展开追击和堵击，于11日在怀来县城以南的横岭、白羊城一带将其全部歼灭。与此同时，华北军区第3兵团解放宣化，并于7日在沙岭子追歼由宣化向张家口撤逃的傅系第101军第271师，8日完成对张家口的包围。随后，由华北军区第3兵团指挥的北岳军区部队、西北野战军第8纵队骑兵旅和内蒙古军区骑兵第11师等部攻克张北，歼灭守军一部，孤立了张家口。在此期间，东北野战军主力第1梯队6个军，由喜峰口、冷口越过长城，到达河北省蓟县、玉田、丰润地区。
此时，人民解放军虽已切断傅作义集团西逃的道路，但尚未切断其南逃的道路。同时，在淮海战场，人民解放军继歼灭黄百韬兵团之后，正在围歼黄维兵团，又在徐州西南包围了由徐州“剿总”副总司令杜聿明率领的3个兵团，并歼灭了企图突围逃跑的孙元良兵团，胜利已成定局。毛泽东于12月11日指示平津前线领导人：目前唯一的或主要的是怕傅作义率部从海上逃跑。为了不使蒋介石、傅作义定下迅速放弃平津向南逃跑的决心，在两星期内的基本原则是“围而不打”，如对新保安、张家口；有些则是“隔而不围”，即只作战略包围，不作战役包围，如对北平、天津等地，以待整个部署完成后，按照先打两头，后取中间的次序，从容歼灭各点之敌。毛泽东还指示，尤其不可将南口以西诸点都打掉，以免南口以东诸点之敌狂逃。同时，毛泽东又命令淮海前线人民解放军在歼灭黄维兵团后，留下杜聿明集团在两星期内不作最后歼灭的部署，命令山东军区集中若干兵力，控制济南附近一段黄河，并在胶济铁路线上预作准备，防止傅作义集团沿津浦铁路经济南向青岛逃跑。随后又指示华北军区抽调部队，控制保定、石家庄、沧州一线，准备搜捕由平津溃散南逃之敌。
根据上述指示，华北军区第2、第3兵团以防止新保安、张家口之敌向东、向西突围为重点，构筑多道阻击阵地，待命攻击；东北野战军主力克服疲劳、寒冷等困难，向北平、天津、唐山、塘沽等地急进。傅作义发现人民解放军骤然逼近平、津，已陷入欲逃不能、欲守亦难的困境，于是匆忙放弃南口、涿县、卢沟桥、通县及唐山、芦台、廊坊等地，向北平、天津、塘沽收缩兵力。将第62军（欠1个师）、第86军由丰台、芦台开往天津，将第87军由唐山开往塘沽，并将北平和天津、塘沽划为两个防区，实行分区防御。至12月15日，东北野战军先遣兵团指挥第41、第42、第48军占领南口、丰台、卢沟桥，从北面和西南面包围了北平；东北野战军第1兵团司令员萧劲光、政治委员萧华指挥第40、第43、第47军及华北军区第7纵队占领通县、采育镇、廊坊及黄村（今大兴），从东北面和东南面包围了北平，17日又攻占南苑飞机场。至20日，东北野战军第46、第45、第44军占领唐山、军粮城、咸水沽、杨柳青、杨村等地，切断了天津、塘沽间的联系；东北野战军第38、第39、第49军及特种兵部队正由宝坻、汉沽、山海关向平津疾进。
至此，人民解放军已将傅作义集团全部分割包围于张家口、新保安、北平、天津、塘沽等地，封闭了其西逃和南逃的一切道路，使其由“惊弓之鸟”变成了“笼中之鸟”，为战役的胜利奠定了基础。
歼灭新保安、张家口、天津守军，使北平守军陷入绝境。12月21日，华北军区第2兵团第3、第4、第8纵队共9个旅发起新保安战役，当日扫清外围据点。22日晨开始攻城，经9小时激战，全歼第35军军部和2个师以及保安部队共1.6万人。
中共中央军委估计到在攻击新保安之后，张家口的国民党军可能向西突围，同时考虑到华北军区第3兵团在兵力上与张家口守军相比不占优势，遂令东北野战军第41军于攻击新保安之前，由南口西进，归华北军区第3兵团指挥，加强对张家口的包围。12月23日拂晓，张家口国民党军果然全力向北突围。华北军区第3兵团指挥所属第1、第2、第6纵队及东北野战军第41军共11个旅（师），在北岳、内蒙古军区部队配合下，冒风雪严寒，展开堵击和追击，当晚解放张家口。战至24日16时，仅以900人的伤亡，将逃跑的国民党军第11兵团部、第105军等部共7个师（旅）5.4万人歼灭于张家口东北西甸子、朝天洼一带，仅第11兵团司令官孙兰峰率少数骑兵逃脱。
在津、塘方向，中共中央军委原计划先攻塘沽，后打天津。后前线指挥员报告，塘沽东面靠海，其他三面为水渠盐池，不能对敌形成包围，也不便大部队展开。同时判断北平、天津国民党军有突围的可能，因此，建议以少数兵力监视塘沽，集中兵力先打天津。12月29日，中共中央军委批准了东北野战军的作战计划，并命令第41军迅速归建；华北军区第2、第3兵团全部由平绥铁路沿线东调，协同东北野战军严密包围北平。
天津市有200万人口，东距塘沽50公里，西距北平120公里，是华北最大的工商业城市，战略地位十分重要。市区狭长，有海河经市区流入渤海，国民党军长期设防，工事坚固。天津警备司令陈长捷指挥第62军（欠1个师）、第86军等部10个师及非正规军共13万人，附山炮、野炮、榴弹炮60余门，企图凭恃“大天津堡垒化”的防御体系，进行固守。