1947年7月，中国人民解放军由战略防御转为战略进攻。至1948年夏，邓小平、陈粟、陈谢三路大军打败了国民党军33个旅对大别山的全面进攻，发动宛西等战役，攻克许昌、洛阳等城镇百余座，击败国民党军队在中原战场的全面防御体系，开辟了中原解放区，使国民党军队在战略上陷入被动地位。
国民党军队为集中力量加强中原战场的战略防御，被迫放弃许多中小据点，改全面防御为分区防御和重点防御；在兵力配备上，以13个整编师（30个旅）配属各绥靖区担任重要点线守备，以12个整编师（27个旅）和4个快速纵队在各要点之间进行机动作战，图谋控制陇海路东段、津浦路和平汉路南段交通线，集中机动兵力寻找解放军主力作战。
根据中原战场的形势，中央军委于1948年5月5日下达了中原战场近期作战任务，要求华东野战军第一、三、四、六、八、十和中原野战军第十一纵队，全部集中中原黄淮地区打大仗，在陇海路开封至徐州段及其南北地区，以寻歼国民党新编第五军等部为主要作战目标，力争在4个月至8个月内歼敌五六个旅至十一二个旅。为此，朱德代表中共中央和中央军委亲临在濮阳休整的华东野战军第一、四、六纵队，进行视察和动员，并在团以上干部会议上发表了《目前形势和军队建设问题》的讲话。朱德在讲话中以形象的比喻要求华东野战军消灭国民党军队要用钓大鱼的办法，“一定要下决心钓到一两条大鱼”。
5月下旬，华东野战军制定了在鲁西南地区歼灭国民党新编第五军的作战部署：先以在许昌地区第三、八纵队向淮阳方向转移，吸引在鲁西南地区的国民党邱清泉兵团（辖新编第五军、整编七十五师）南下。然后，第一、四、六纵队和两广、特种兵纵队乘机南渡黄河到鲁西南开辟战场，再吸引邱清泉兵团北上。在运动中，渡河部队与第三、八纵队和中原野战军第十一纵队将敌夹击歼灭于鲁西南地区。
华东野战军第三、八纵队于5月下旬由许昌地区向东转移。国民党邱清泉兵团见此行动果然南下。5月30日，华东野战军第一、四、六和两广、特种兵纵队乘机南渡黄河。6月2日，全部到达鲁西南地区。这一突然军事行动，使南京政府大为震惊，急令邱清泉兵团北上，并增调整编八十三、六十三、二十五、七十二等师向鲁西南地区靠拢，企图集中优势兵力在鲁西南地区与渡河部队决战。与此同时，渡河部队于6月5日、6月12日两次准备围歼国民党邱清泉兵团，但均因邱清泉兵团的兵力过于靠拢，不易分割包围而未能奏效。
国民党军队把注意力集中在鲁西南地区，开封城内和周围的兵力锐减。城内仅有3万多人，且大部是保安部队，战斗力不强，指挥又不统一。开封周围的国民党军队均在百里之外，而擅长攻坚和对破城有经验的华东野战军第三、八纵队已到杞县、通许之间，距开封仅有一天的行程。根据战场形势的变化，华东野战军改变在鲁西南地区作战的计划，决定以攻城打援的战术，用第三、八纵队突然攻取守备兵力薄弱而又处于要害地位的开封，打敌措手不及，“迫敌分散尔后”于运动中寻机歼击援敌。”6月15日：华东野战军司令部制定了“缺定以陈唐兵团于16日晚包围开封而攻占之”的作战方案，并于当日10时上报中央军委并得到批准。与此同时，华东野战军司令部命令：以第三、八纵队组成攻城兵团，成立前线司令部、政治部，由陈士榘、唐亮分任司令员、政委；渡河部队（一兵团）和中原野战军第九、十一纵队、豫皖苏、冀鲁豫军区武装担任阻援和牵制敌人；豫皖苏、冀鲁豫军区并负责战勤工作。
陈唐兵团奉命向开封急速前进。途中，首歼陈留县保安团。16日包围了开封，揭开了开封战役的序幕。
开封是一座历史文化名城，又是河南省省会。城墙周长加余公里，有6门4关。城防工事经国民党长期经营已形成半永久性防御体系。守敌以城关为外围支撑点，以城垣为主阵地，以龙亭、运动场、省政府为核心阵地。南关、宋门关和曹门关均挖有外壕，深宽各丈余。开封守敌有国民党军整编六十六师师部、第十三旅、河南省保安第一、二、七旅和另外3个团。总指挥是国民党河南省主席刘茂恩，实际指挥是整编六十六师师长李仲辛。
解放军攻城兵团于6月17日晚10时对开封外围发起攻击。其部署是：八纵攻南关、西关，三纵攻曹门关、宋门关。主攻南关的八纵二十三师，经激战至18日凌晨，先后攻占飞机场、车站等地，并击毁前来增援的铁甲车一辆，歼灭、俘虏铁甲车内所有敌人。下午1时起，该师六十七团在炮兵轰击和连续爆破配合下，经1小时30分战斗，全部歼灭退至南关邮电大楼的河南省保二旅旅部及保二团，占领南关。
八纵二十二师六十四团攻西关，三纵九师二十五团攻宋门关，三纵八师二十三团攻曹门关。经激战，先后歼灭保八团大部，三十七团、保九团各一部。在攻城战斗中，三纵八师二十一团因未能按时赶抵指定地区，致使由兰封西撤的国民党军整编六十八师一一九旅三五五团逃窜至城内，增加了守城兵力。18日傍晚，守关的国民党军队因伤亡过大，放火烧关后均退至城内。至此，开封外围及各关全部被华东野战军攻城兵团控制。
6月18日22时，攻城兵团前线司令部发出攻城命令：八纵二十二师攻西门、二十三师分攻大南门、小南门（新南门）；三纵九师攻宋门、八师攻曹门。
八纵二十三师经过短暂准备，于23时对小南门发起攻击。经1小时炮火轰击和爆破后，六十九团和六十八团5个排组成的突击队，在机枪掩护下，奋勇突人小南门，抢占城门楼，控制了小南门阵地。突击队突人后，由于二梯队没有及时跟进，加之城门两侧地堡群没有摧毁，国民党军队反击后又将突破口封闭。同时，敌保七旅和六十六师工兵营、辎重营进行疯狂反扑，敌炮兵以密集的炮火封锁小南门，切断突入部队与后续部队的联系，企图拔掉这个楔入的钉子。
突入小南门的5个排，在腹背受敌的情况下，发扬英勇杀敌、顽强拼搏的革命精神，利用已占地形，冒着枪林弹雨，在瓦砾浓烟中多次打退国民党军队的反冲锋。尽管部队损失较大，但始终固守阵地。城门外的六十七团一营二连对敌防御工事连续爆破8次，再次打开入城通道。19日8时，六十九团、六十八团、六十七团、特务团、三纵二十团相继突入，接应已突入的部队，并迅速向两侧扩展。
八纵六十五团、六十六团对大南门连续8次爆破后，在已突入小南门部队的接应下，于19日下午7时突破。攻击西门的八纵二十二师六十四团，经连续6次爆破和1天1夜的攻击，也于19日晚12时突入。
在小南门初次被突破，国民党守军集中力量对付攻击小南门的部队时，担任攻击宋门的三纵，集中炮火于19日1时对宋门进行了约30分钟的猛烈轰击。接着，九师二十五团一营一连爆破组在大炮和轻重机枪火力掩护下，乘烟雾弥漫之机，对城门和城门外三角地堡连续7次爆破，将城门炸开了缺口。在城门外三角地堡之敌还未肃清，仅有这一缺口的条件下，三排随即发起突击。经过三排指战员的奋力冲杀，先后攻占了城门西北的两个地堡。但是，后续部队在城门楼下遭到国民党军的反击，伤亡较重，以致前后脱节。当国民党守军指挥官发现宋门也被突破时，又慌忙调集炮火对攻击宋门的部队进行轰击，妄图阻止攻城部队前进。
二十五团后续部队利用敌人炮火间隙发起冲锋，迅速夺下城门楼，并连续向两侧扩展。经激战，守卫宋门的国民党军整编六十八师一一九旅三五五团除少数逃跑外，其余全部被歼灭。
至19日拂晓，二十五团、二十七团全部攻人城内。
三纵八师负责攻曹门。18日晚，二十三团、二十二团先后攻击均未奏效。宋门被突破后，二十三团坚持攻击，二十二团、二十四团则由宋门进入二十二团的内应下，攻破曹门突入城内。至此，开封6座城门，除北门外均被突破，攻城兵团大部进入城内。
弃封城垣突破后，敌人派出三大机群进行轰炸，同时，还企图利用街巷工事、房屋，阻击攻城部队向纵深发展。攻城部队与敌人展开了逐街逐巷的激烈争夺战。
突入宋门的部队在站稳脚跟后，即由二十七团向小南门方向发展。这个团涉水过河，采取挖通墙壁，直插敌侧后，出其不意突然猛攻的战术，与国民党守军经过顽强的拼搏，很快与突入小南门后向东发展的八纵部队汇合。至此，从小南门到宋门整个开封城的东南角均被控制，为向纵深发展创造了条件。
20日晚在二十七团向西南穿插攻击的同时，二十三团在攻占北仓女中后，继续向国民党守军主要阵地之一的教养院发起攻击，21日拂晓占领。国民党守军为夺回教养院，连续多次反冲锋，致使突入部队损伤较大，陷入险境。负责穿插任务的“洛阳营”主动以两个连的兵力扑向教养院，很快冲入突破口与反扑的敌人展开了白刃战。经过奋战，“洛阳营”和已突人的部队攻占了教养院制高点——大楼。国民党军队又多次组织反扑。解放军指战员来不及做工事，利用有利地形和敌人的尸体隐蔽还击，一次次击退敌人反扑。敌人屡攻不克，就派9架飞机轮番轰炸，将枷多平方米的阵地变成了火海，大楼也被打塌，但突入部队始终坚守阵地，直到胜利。坚守制高点阵地的3个连最后仅剩3人没有负伤。三纵二十二团、二十四团等部队经过一个楼房、一个地堡、一条街、一条巷的争夺，也先后攻占了河南大学、北门城楼、博物馆、中州中学、鼓楼等地。
八纵攻破城门后，先后攻占了城西南角炮兵阵地、济汴中学、明诚中学、新街口、地方法院、绥靖公暑等地。在攻击地方法院时，2阗余名守军涌入监狱，抢夺犯人衣服，企图化装逃跑，结果被八纵就地俘虏。
在各主要据点攻占后，八纵四面包围了国民党守军的主要阵地——河南省政府。省政府院内驻省保一旅旅部和一个多团的兵力。为便于防守，守敌将省政府周围的店铺和民房放火烧毁，并部署了互为交叉的火力点。20日晚，八纵从东西两面发起攻击。经过连续成功的爆破，炸开了突破口，很快粉碎了守军的第一道防线。接着，八纵某部二连由突破口攻人省政府大楼，与守敌逐屋争夺，奋战1小时，胜利结束战斗，守敌1800多名被俘。国民党河南省主刘茂恩为了逃命，别出心裁，用鸭血涂抹全身，化装成受伤的河大教授，由他的卫士的老婆装扮成其女儿，混在疏散的人群中逃出了开封。
经过奋战，至20日晚，开封全城除龙亭和华北体育场外，全部被攻城兵团攻占。
龙亭是开封全城的制高点，国民党军整编六十六师师部和十三旅旅部所在地，筑有坚固的工事。工事由上而下构成四五层立体火力网，四周又密布木石地堡、掩蔽部，并设有外壕、铁丝网、鹿寨等障碍物。
龙亭东面有惠济河，北面是开阔的华北体育场，前边左右是潘、杨二湖，只有中间一条笔直的大路通向大门。国民党守军妄图凭借有利的地形和坚固的工事负隅顽抗、固守待援。
6月20日晚至6月21日晨，三、八纵队两次突击龙亭阵地，均因组织不严未能奏效。为攻占龙亭，夺取开封战役的最后胜利，华东野战军代司令员粟裕、前线司令部首长陈士榘、唐亮亲自到城内指挥。三、八纵队首长亲临前线观察地形，研究部署作战计划。6月21日下午6时40分，三、八纵队强大的炮火对龙亭周围的工事进行猛烈轰击。炮火刚停，埋伏在龙亭东南的爆破手经3次爆破成功，炸毁敌人地堡。突击队三纵二十四团郭继胜连一、二排的指战员冒着枪林弹雨很快冲了上去。经过激战，突破了龙亭周围的工事。接着战士们一步3个台阶地冲上了龙亭大殿，攻占、控制了开封最后一个制高点——金銮殿。
在三纵郭继胜连突击的同时，八纵六十五团一连分别从龙亭东南和南门突入。经激战，很快与郭继胜连会师于龙亭。龙亭突击战于7时50分结束，仅用70分钟。在此突击战中，国民党整编六十六师师长李仲辛在逃跑中被击毙于北城墙，师参谋长游凌云、十三旅旅长张洁被活捉。
6月22日上午，退缩到华北运动场和龙亭西北小教堂的国民党军，在攻城兵团的强大军事攻击和政治攻势下，一部分被消灭，一部分放下武器向解放军投降，开封战役胜利结束。
华东野战军第三、八纵队对开封发起攻击后，国民党军从东、西、南3个方向急速增援。在增援途中，均遭到华野第一、四、六、十纵队及中野第九、十一纵队及冀鲁豫、豫皖苏等地方部队的有力阻击。
东面，国民党军邱清泉兵团从鲁西南地区全力向西增援，华东野战军第一、四、六纵队、中原野战军第十一纵队和冀鲁豫军区独立第一、三旅，在兰封以东给其以迎头痛击，并乘机解放了兰封县城；豫皖苏军区第一军分区武装也于此时破击了陇海铁路汴兰段。
西面，中原野战军第九纵队和豫皖苏军区第五军分区武装攻占了中牟，在白沙地区多次打退国民党军孙元良兵团在飞机、坦克支援下的进攻，阻止了该军东援。
南面，中原野战军第一、三纵队和华东野战军第十纵队，在刘伯承、邓小平、陈毅指挥下，在上蔡地区阻击并重创了国民党军胡琏兵团，使其不敢轻易北进。友邻部队的阻击对华东野战军攻城兵团攻克开封起到了直接的保障作用。
开封战役历时5天，毙、伤、俘国民党守军和援军共3．9万余人，缴获各种炮167门、火箭筒24个、轻重机枪904挺、长短枪120027支、各种炮弹14908发、子弹229万余发、军用车330辆、以及其它军用物资无数。
开封战役是解放战争以来解放军在关内首次攻克的省会城市。中央军委和华东野战军都极为重视，要求攻城部队在开封战役中，不仅要取得军事上的胜利，而且要运用正确的城市政策，取得政治上的胜利。毛泽东主席亲笔逐字逐句修改了对开封守敌的喊话材料。中央军委颁布了《入城纪律守则》，下达了《对攻克开封后的政策指示》。华东野战军政治部和前委根据中央军委的要求下达了坚决执行城市政策的有关决定和指示，要求攻城兵团坚决贯彻执行中央军委的指示和入城守则，切实保护人民的生命财产，保护民族工商业、学校、医院、商店、机关；严格执行文化教育和宗教政策、俘虏政策，维护社会秩序等。政治部和前委号召广大指战员一定要做执行城市政策和纪律的模范。