解放军发扬英勇顽强和孤胆作战的精神，大胆穿插分割，打得机动灵活。2营教导员王风云身先士卒，带领5连勇猛冲杀，从一条街打到另一条街，给战土以极大鼓舞。夜幕降临，敌人被迫龟缩到城中心，这里是新老城的交界处，敌人困兽犹斗，妄图借助残缺的老城墙负隅顽抗。他们收罗所有残兵败将，作最后一次反冲击，要与我军决一雌雄。此时，我第91团3个营已汇集一起。虽然部队弹药基本耗尽，且极度疲劳，受损过重，但战士们以大无畏的英勇气概，冲上去与敌人展开肉搏战。战斗异常激烈，有的刺刀拼断了，就用枪托砸；枪托砸烂了，又用砖块、石头砸，决不后退半步。有的干脆赤手空拳，抱住敌人，扭成团，咬耳朵，掐脖子，打得敌人鬼哭狼嚎。还有的拉响了最后的一颗手榴弹，冲向敌群，与敌人同归于尽。殊死的肉搏战持续了半小时左右。在这紧急关头，从北门攻入城内的第93团赶到了，第92团和第96团也从西南方向发展到纵深。这时，我军就像伸展开的两只铁拳，一只攥牛角，一只拽牛尾，牢牢地把敌人牵制住，使其首尾不能相顾，很快被我军各个歼灭。可惜，我军部队最后攻击敌城防司令部时，敌师长已化装潜逃。密云一战，东北野战军先遣兵团第11纵队第31师和第96团共歼敌第155师6000余人，打通了西进的道路，并缴获迫击炮6门、轻重机枪160多挺、长短枪2000余支。
第二天，我第11纵队征尘未洗，又挥戈西进。当队伍行进在长城内外的崇山峻岭之间时，只见阳光照耀下，依山傍水的密云城头，一面红旗在迎风招展，灿烂夺目。美丽古老的密云城，真正成了塞北边关的一颗明珠。
密云的解放，不仅使我军西进平绥线的道路畅通了，而且打乱了傅作义的部署，从东北面形成了对北平的威胁。
敌第16军、第104军主力在康庄、怀来地区被我东北野战军先遣兵团第4、第11纵队于1948年12月10日、12日歼灭后，傅作义甚为惊慌，立即利用险要地形，在北平周围的北苑、清河、圆明园至望儿山、红山口、万寿山、五泉山、卧佛寺、、香山、妙峰山一线部署兵力，加强防御，企图阻滞我军逼近北平，掩护其调整部署，加强北平的防守。
此时，东北野战军第5纵队接到东北野战军总部电令：全力切断宛平、丰台敌人退路，抢占丰台，协同南苑方向第3纵队切断敌人南逃和东窜天津的道路，从南和西南方向包围北平。
接令后，第5纵队几位领导立即进行丁认真研究，认为丰台是重要的铁路枢纽，又是敌华北“剿总”联勤总部所在地，储存有大批武器、弹药和各种军需物资，如果第5纵队占领丰台，第3纵队占领南苑机场，两军相配合，就从空中和地面切断了北平敌人的逃路，可以配合其他纵队完成对北平的包围。丰台及其周围，有敌重兵防守，敌我在这里必有一番激烈的争夺，将有一场恶战。
各师受领任务后立即行动。第13师是主攻师，由纵队副司令员吴瑞林、政治部副主任郭成柱随该师加强指挥。部队整夜强行军，越过潮河、白河、平古路，拂晓到达顺义、昌平一带。个师人马汗流夹背，刚穿上的新棉衣，几乎全被汗水浸透，有的战土脚上打起了血泡，但行军秩序井然，士气高昂。
敌人发现我军行动后，从上午到下午派来七八架飞机在我军进军沿途上空低空盘旋，猛烈扫射轰炸，妄图阻止我军前进。但第13师全师指战员毫不畏惧，各梯队一面前进，一面组织对空火力网，打得敌机不敢低飞。
12月13日上午，我前卫部队第38团进抵昌平南北地区沙河车站一带与从平张路中段回窜北平之敌交警3总队、从南口撤回北平的敌第94军第109师遭遇。在我第38团、第37团及第39团的包围下，经过2个，1、时激战，歼灭交警3总队2000余人，第109师溃逃至清河车站。
第15师为掩护第13师左翼安全作战，向逃往清河的溃敌追击；第14师为第13师右翼部队，经小汤山占领南口、八达岭，从西北阻击敌人于昌平，歼敌400余人。至此，平绥线东段从八达岭、南口、昌平、沙河到清河火车站被我第5纵队全部切断，直接配合了第4、第11纵队及华北第19、第20兵团部队在平张线中段的战役行动，粉碎了傅军西援、东撤的企图。
平绥线东段被分割、切断后，敌人十分恐慌，迅速调整部署，加强北平的防卫。敌人从通县经怀柔、清河、圆明园、颐和园、红山口、黑山扈、卧佛寺、玉皇顶、香山、石景山到门头沟，以北平西北山区作为屏障，部署防线。敌军以第一线部队第101师（位于清河、北苑、圆明园）、第22师（第64团位于望儿庄、红山口、青龙桥，第65团位于万寿山、玉泉山）、新编第306师（位于碧云寺）、青年军第208师（位于卧佛寺北山、黄道岭、玉皇顶）、保安2旅（位于香山、门头沟、石景山），共4个师1个旅还有第104军的残部，企图阻止我军南进。
我军第5纵队继续向丰台进发，要抢占丰台，先必须突破圆明园、颐和园、红山口、黄道岭、香山、西山一线防御，然后插向敌20余公里的纵深，经石景山、古城、田村、五棵松、新北京、岳各庄直到丰台、宛平、卢沟桥。这样，我军必须实施掏心战术，但将会四面受敌，层层受阻，连续作战。
第13师师、团领导意识到这一任务的艰巨性，决心为了全局的胜利，即使遭受重大牺牲，也要坚决完成尖刀任务，准时占领丰台。为打垮敌人防御，粉碎阻我前进之敌，劈开直插丰台的通道，师领导令主力团第39团为前卫团，配属师炮兵营，越过第37团、第38团，攻击前进。第5纵队第15师、第14师仍为第13师左翼、右翼部队，并肩前进，纵直和独第9师尾随第13师之后前进。
第13师进入敌人心脏地带后，战斗气氛更加紧张。退回北平城北安定门、德胜门之敌以猛烈炮火向第13师轰击拦阻，我前卫第39团冒着敌人的炮火，奋勇前进。当前卫团经东北旺进抵妙峰山、黑山扈、红山口、颐和园一带时，已是下午四五点钟了。这时，遭到占领此线之敌拦阻。前卫团在炮火掩护下，向黑山扈、妙峰山守敌发起猛烈进攻，敌人被我军打得丢盔卸甲，狼狈而逃，残部沿西山一线逃窜。黄昏，我第39团通过万寿山、颐和园、红山口时，再次遭到敌第22师第64团、第65团的阻击。由于万寿山、颐和园是古都名胜，事先东北野战军罗荣桓政委及纵队党委均明确指示，必须坚决保护，不得毁坏。第39团只得攻击红山口，但第一次进攻未能成功。该团立即将这一情况报告了师部，暂时停止前进。
在组织第二次攻击前，团长张景跃、政委郭定桓召集2营、眼病3营连以上干部确定对红山口的打法和进行战斗动员，要求黄昏前坚决突破红山口，为全纵抢占丰台打开通路。配合该团的师炮营16门山炮和团的10门追击炮、20多门60炮猛烈地向红山口敌人猛击，又挑选20余人组成突小组，迂回插入红山口守敌的轻重机枪阵地，进行奇袭。突击组每人身上挂满厂手榴弹，还配备了冲锋枪和充足的子弹，从敌阵地的左侧向敌火力点迂回。不一会儿，就听到敌人火力点后画响起了一阵手榴弹爆炸声，接着又是一阵密集的冲锋枪声。敌人被这突然的袭击打得乱成一团。这时，团长不失时机地命令2营突击红山口左山，3营突击红山口右山，2个营相互配合，将敌人1个加强营全部歼灭。
防守青龙桥的敌军看到红山口被突破，立即组织部队反扑。还未等到敌人的兵力展开，我军第39团将预备队1营投入战斗，配合2营、3营向敌人猛打猛追，不到半个小时，青龙桥之敌全部被歼灭。
我军第13师打开红山口通道后，直插敌人纵深。在月色朦胧中，一部从颐和园东经海淀插向西郊，主力经五泉山、田村、五棵松，直扑丰台。
我军第14师到达北平北郊后，迎面是高山密林，道路狭窄，行动困难，13日24时才到达黄道岭以北。未及休息，就立即组织兵力和炮火向敌军401．9高地、573．1高地、玉皇顶一线发起进攻，与守敌第208师、第306师展开战斗。我军第13师对敌红山口防御的突破，动摇了敌防御的信心。14日16时许，我军第14师消灭敌人一部，余敌向香山以南撤逃。该师突破敌防御后，除留下1个营继续攻歼碧云寺、香山之敌外，主力向石景山方向迅速挺进。
半夜时分，随第13师行动的纵队副司令员吴瑞林接到第39团报告，得知傅作义发现我军向红山口、香山等处进攻，我东北野战军向北平城迫近，便收缩兵力，把部署在西郊的各部向北平城及近郊集中。吴瑞林骑在马上，一时思虑重重：是敌人查清了我军的企图，正在调整部署，准备与我军决战？还是敌人准备夺路南逃，或者是傅作义猜中了我军要抢占丰台？
无论从哪个方面设想，都要求我军必须以最快的速度占领丰台。于是，吴瑞林命令，第13师加快行军速度，重武器和大车队等行动迟缓的分队，留在后面跟进；一切失掉联系的分队和人员都要自觉赶到丰台，遇见上级就自动接受指挥，执行任务。明月当空，大地如洗，远山近林，镀上了一层银色。我军趁着月光，快步如飞地奔走着。正走间，忽然发现右侧有一支部队和我军平行。吴瑞林叫人一问，原来是敌保安第15团的。吴瑞林立刻一声令下，战士们转向敌人，猛扑过去，只几分钟的功夫，敌人1个团800余人全都缴了械。
为防止贻误战机，加快行军速度，我军第13师要求所属部队沿途遇到敌军，能绕过就绕过，绕不过就以快刀斩乱麻的手段，猛打猛攻。抓到的俘虏，一律人枪分开，就地看管起来。飞机场、车站等都不要打，这些地方很快就会是我军的。为了保证占领丰台后，能打退敌人的反扑，吴瑞林又命令后面几个师和炮兵部队快速赶上来。
前卫部队通过田村车站时，由石景山方向开来一列火车，由远而近，装载的是敌人还是物资搞不清楚。我军第13师决定在列车进站停靠时消灭它，留下师警卫营、工兵营完成这一任务，大部队继续前进。火车进站后，随着一声巨响，火车头被炸毁了，不到半个小时，即俘敌1000余人。
大气忽然变了，乌云密布，除了遥望东面的北平城有几点鬼火般的光亮外，眼前一片漆黑。我军在向导老乡的引导下，仍旧快步前进。前卫营营长邢嘉盛和7连连长魏同东带领1个尖刀班走在最前面。他们刚经过城郊的一个十字路口，只见迎面驶来两辆大卡车，战士们用机枪一顿猛扫，一辆撞到电线杆上，一辆翻到路边的沟里，人车俱毁。这时，整个前卫营全部赶到，正准备继续前进，西南面又传来隆隆的马达声。瞬息间，一辆闪射着耀眼灯光的怪物直冲过来，后面又出现一长申装甲车和坦克，震得地皮都发颤。据抓到的傅部零散人员供称，傅作义“剿总”指挥所10分钟前才撤入北平城里，但军官教导团和坦克训练基地一部分还未撤走。我军第37、第38两个团即向敌人展开围攻，有的用枪打穿了装甲车的轮胎，有的把手榴弹、爆破筒塞进坦克的肚子里，还有的爬上车命令敌人投降，吓得敌人一个跟一个乖乖地爬了出来。在我军迅猛攻击下，30分钟结束战斗，敌人大部被歼，俘敌官兵200余人，击毁、缴获装甲车、汽车、坦克40余辆。但我军7连1个班在堵击敌人坦克时，用手榴弹、爆破筒与敌人拼杀，被敌坦克撞击、碾压，全班壮烈牺牲。
部队继续前进。12月14日凌晨7时，在灿烂的阳光下，先头部队抵达丰台北边的岳各庄。据俘虏供称，驻丰台镇及其以北地区的是敌军第101军第272师，其余各师在丰台以南及西南的看丹地区，现正准备集结撤往北平城里。据此情况，我纵队吴副司令员召集第13师领导开会，部署乘敌调动之机抢占丰台。吴副司令员说：“我们的任务是夺取丰台。部队已进敌人心脏，打乱了他们的神经中枢。两夜一天的形势发展顺利，但主要任务还没有完成。我们要抓住战机，不怕牺牲和困难，尽快夺取丰台。在攻占丰台后，要迅速构筑四面对敌作战的野战工事，准备打退敌人的反扑。”
我军第13师领导立即划分了各团攻占丰台的要点。师参谋长苏克云带领师直属队前进，副师长翟毅东、作战参谋汤从列赶到担任前卫的第37团，加强该团指挥。汤从列和团长赵欣然、副团长范世仁与加强营走在前头，随时处理战斗中的情况，还挑选了一批会开汽车的战士，驾驶刚缴获的装甲车为前导，经新北京、沙窝、岳各庄，直取丰台。第38团为右翼部队前出至前泥瓦窑，占领该线村庄。第39团前出至丰台与永定门之间的后泥瓦窑、孟成、樊家村、东西管头—带村庄，为左翼部队。3个团从新北京同时展开，按指定目标，作攻击姿态前进。
师部决定占领丰台的第37团在得手之后，转为师预备队，补充团随师直属队跟进。所有各团在攻占丰台后，迅速与占领广安门、复兴门、西便门外财神庙、跑马场、莲花池一线的第15师、占领看丹以东的第14师部队以及纵队司令部取得联系。
为了尽快攻取丰台，我纵队首长命令第13师第38团和第39团并肩向敌发起冲击，在猛烈炮火的掩护下，第39团2营营长徐立恒率全营以迅雷不及掩耳之势，直扑周家庄，仅30分钟就结束了战斗，攻占该村，毙伤敌50余人，俘敌70余人，缴获机枪8挺。周家庄战斗刚刚结束，第37团即越过第39团向大井北高地展开冲击。敌人顽强固守，第37团两次冲击均未见效，被敌第815团阻击在大井和西仓库地区。第38团勇猛进击，攻占岳各庄，冲垮厂敌第814团的1个营，继而乘胜追击，直追到小井，被敌火力阻住。下午2时，师部决定，第39团于左侧、第37团于右侧并肩向大井夹击。很快，我军以强大的炮火掩护，发起了勇猛冲击。战士们穿过炮火的烟雾，在一片惊天动地的喊杀声中，潮水般地冲向了大井、西仓库地区，很快冲进了敌阵，与敌人展开了短兵相接的搏斗。敌人招架不住，节节败退。我军终于夺取了大井，然后一鼓作气乘胜夺取了西仓库，缴获大批枪支弹药、粮食、被服和其他军用物资、器材。
与此同时，我军集中了4个营的兵力，从敌人两侧纵深楔入，对正面之敌形成了包围夹击之势，敌人丰台防线随即全部崩溃。我军攻占丰台后，敌第814、第815两团拼命向北平方向溃逃，人喊马嘶，溃不成军。我军第39团1营、2营猛追猛打，一直追到复兴门。
抢占丰台的战斗至此结束。此战共俘敌近3000名，缴获大量兵器、粮食和被服。