是日，卢汉接到刘、邓两将军来电，谓已饬令贵阳杨苏兵团派出有力部队，用汽车运输，星夜驰援昆明。第5兵团杨勇司令员和苏振华政委，也从贵阳来电告知，已派部队兼程驰援昆明，23日可达曲靖。
解放大军驰援昆明的喜讯，传知各部队后，士气更加高昂，增强了战胜敌人的信心和力量。不管敌人如何猛烈攻击，起义军毫不动摇，越战越勇，激战至傍晚时，终于挫败了敌人的攻势。
是日，第8军迂回至铁峰庵、涌泉寺之敌，亦向起义岗头村、王帽山阵地猛烈进攻，战斗异常激烈，双方形成拉锯战，起义军以朱德裕为团长的原保11团，奋勇杀敌，终于将敌人杀退，保卫了左侧阵地的安全。
在开展保卫战的同时，卢汉还开展了瓦解敌军的工作。
卢汉于12月20日上午派参谋陈正荣用吉普车送余程万出去，因战斗激烈，汽车无法开出，直到下午4点，敌人枪炮声较为稀疏，余程万才在五里多南端一个小土堆上，手摇白旗高声叫道：“我是余军长，你们不要打了。”
叫了几声，对方看清了是他们的军长余程万，才停止射击，将余程万迎了过去。余程万过去后，南线第26军的攻击，即已停止，部队也于夜间撤退，南线战斗，遂趋沉寂。
20日夜，东线之敌第8军，不知道第26军已经撤退，还发起猛烈的攻击，到21日拂晓，感到自己陷于孤立境地。同时获悉解放大军人滇的消息，深恐遭到夹击，即仓惶撤退。
大刀向敌人头上砍去
为了粉碎敌人妄图以云南为基地进行垂死挣扎的阴谋，以保卫起义成果，在这关系到全市30万市民生命财产安全的关键时刻，边区党委领导和昆明地下市委研究，作了放手发动群众，武装群众，配合起义部队，坚决保卫昆明的决定。
根据这一决定，组建了“昆明市义勇自卫总队”，由市委成员杨夫戎、朱枫、唐嘉宾、徐仁信等同志分别按各自联系和领导的系统中的党、盟组织，层层贯彻传达党委的总动员令，号召党、盟员积极发动群众，踊跃参加昆明义勇自卫队，任命王维彩担任义勇自卫总队总队长。市委副书记赖卫民同志派王维彩按与起义部队约定的用林正则的代号(此后，王维彩在义勇队一直沿用林正则的名字)，去找参加起义的昆明市市长曾恕怀领取枪支弹药(计枪1000支，子弹5万发)。
12月18日，在战斗十分激烈，全城实行戒严的紧急情况下，市委仅用了一天的时间，通过动员，不仅把上级的指示传达到分散在四面八方的党、盟员及其联系的革命群众中，而且将参加义勇队的人员迅速集中起来，先后到达总队部景星小学报到。这反映了我党在产业工人、店员、手工业工人、社会青年中长期工作的成果，这实际上是对地下党长期工作出一次考验和检阅。市委根据当时不同的区域、产业、行业的情况，将3000多人正式组编为4个大队。每个大队下设中队、分队和小队。
第1大队由铁路、纺织、机械、钢铁、烟草、轻化工等产业工人组成，由张尔玺担任大队长，共有5个中队，22个分队。
第2大队由自来水、电力、邮电、工交、航空、金融(银行、造币、五金)等系统工人组成，由金惠霖担任大队长，共有3个中队，19个分队。
第3个大队由店员、手工业工人和一部分学生、教职员工及一些失学、社会青年组成，由杨时伦担任大队长，共有6个中队，18个分队。
第4大队由市郊农民组成，分东、西、南三大片，成立3个中队，由施万惠担任大队长。
总队部直属部门设有政工、参谋、后勤3个处和1个直属警卫中队。
12月18日，昆明市义勇自卫总队刚建立起来的当天，东南两路敌第8军和26军，正从大板桥、跑马山、小板桥一线向官渡地区的起义部队发起猛攻，直冲巫家坝飞机场，形势比较危急。
在此紧急关头，在全市实行军事戒严的气氛中，在敌机飞临上空侦察轰炸的情况下，突然出现了这样一支未经训练，而纪律严明、秩序井然，沿路高喊革命口号，高唱革命歌曲，带红袖标的队伍，给起义军警和全市人民以极大鼓舞，增强了大家誓死保卫昆明的信心。
义勇自卫总队的成立，对稳定局势，鼓舞起义部队士气，安定民心，镇压敌人的破坏活动，巩固后方，加强前线，争取保卫战的胜利，起到了重要的作用。
在编队、发枪、发“义勇”袖标的当天晚上，总队长王维彩向中队长以上的指挥员作了简短的动员，宣布“昆明市义勇自卫总队”正式成立，分析了当时敌我斗争的严重形势，讲了当前面临的艰巨任务和誓死保卫昆明的重大意义，强调革命的群众武装必须严格遵守中国人民解放军的三大纪律和八项注意后，各大队立即去执行所分配的战斗任务。
第1大队的任务，主要是立足本厂，投入本单位的护厂保厂以及肃清反革命的斗争；与此同时，配合起义部队，在附近参加战斗。第2大队的任务，主要是保证全市水电的正常供应，保证造币、银行等金融系统的安全，避免停水停电以及抢劫银行等事故的发生。第3大队的任务主要是担负全市治安并支援前线的战斗。第4大队的任务主要是在农村支持起义部队，坚壁清野，粉碎敌人进攻。
为此，自卫总队一建立起来，就立即接替了市区的全部警戒任务，把起义部队和市区警察的武装力量及时抽到第一、二线与敌人作战。并绘制军事戒严布岗图，将市区分为6个区域，进行布岗和武装巡逻，组织群众联防，严防暗藏敌人的破坏和捣乱，安定后方秩序。
12月19日至22日，战斗非常激烈，敌军分东南两路向昆明发起总攻，并已突破盘龙江一带防线，打至状元楼和云南纺纱厂附近。我1大队的工人，在紧急情况下就用棉花包构筑工事，与起义军警一道，击退敌军的几次冲锋。
与此同时，起义部队集中力量对付正面进攻的敌人，要求义勇自卫队支援构筑工事。3大队按总队命令，除担负全城军事戒严外，抽出一半的兵力为起义部队构筑工事。战土们不顾枪林弹雨，积极构筑工事，使起义部队进可以攻，退可以守，解除了后顾之忧。起义军阵地在义勇军积极支援下，岿然不动。
刘伯承电令：快速入滇
在战况非常危急之时刻，二野刘伯承司令员和邓小平政委从重庆来电：已令第5兵团星夜自贵阳用汽车运送部队，驰援昆明。
军政委员会一方面向人民解放军第二野战军求援告急；另一方面又积极与边纵朱家璧副司令员进行联系，要求配合。
开了序幕。昆明人民在中共昆明市委的领导下，组织起来，坚决支持起义部队保卫昆明。战斗进程大体分为三个阶段：
第一阶段为16日至18日的外围激战。
防守外围第一道防线的起义部队只有八个团，从北往东至南分布在长虫山、黑龙潭、金殿、十里铺、跑马山、牛街庄、小板桥及其以西的广大地区，连绵数十公里。16日晚，蒋军九十三师首先向跑马山起义部队开火，激战一夜后，小桥板失守，巫家坝飞机场暴露无遗，无险可守，在这危急情况下，卢汉毅然决定缩短防线，集中兵力，退守市区边缘。10月18日零时，卢汉下令，各部退守各指挥地，结束第一阶段的战斗。
第二阶段由18日至20日，起义部队缩短防线，固守待援。
起义部队主动放弃防线，蒋军不明其意，不得不重新布置兵力和进攻方向。这样，为我起义军赢得三天布防的宝贵时间。
蒋军重新发起进攻，其进攻方向为南、北两路夹击。北路攻占岗头村，逼进铁峰庵；南部攻占南窑、双龙桥。南部阵地由三十八团固守螺蛳湾，团长李焕文。战斗打得异常激烈，甚至同敌军展开了白刃战，三十八团犹如铜墙铁壁一样把敌人拦在螺蛳湾以外，经过一小时多的激战，歼敌二百四十名，内有敌营长一名。受此重创后，敌人已丧失斗志，匍匐在南窑阵地前沿不敢贸然进攻。在北方阵地上，已进展到铁峰庵的第八军和在南线的二十六军亦观望不前，枪声沉寂。而此时，二野刘邓首长电告卢汉，我人民解放军已由贵阳派出部队，星夜急驰授助昆明。守城官兵听到这个好消息，精神振奋，士气大增。至此，紧张激烈的第二阶段即告结束。
第三阶段由21日至23日，解放大军入滇，蒋军仓皇南逃。
21日，整日无战斗，全城平静。中国人民解放军为了加快解放步伐，采取政治攻心战，第二野战军司令部对川黔滇康国民党军政人员发布公告：四川、贵州、云南、西康四省国民党军政人员们：
国民党残余力量经我人民解放军在华东，华中、华南，西北各地给予接连不断的歼灭打击后，现已接近最后扑灭之期。贵阳已经为我军占领，国民党的所谓最后战略基地又被拦腰打断，酉阳、秀山、黔江、彭水已告解放，四川东南门户业已洞开，重庆、成都、康定，昆明短期亦将获得解放，蒋、李、白，阎等残余匪帮，企图收拾残余力量，溃集川、黔、康、滇、桂之计划，已为实际所不允许，其退路将全部为我军切断，蒋、李、白、阎等匪首倡言所谓“复辟”和“反攻”，所谓第三次世界大战必将到来，一切有待于第三次世界大战的该匪首存之梦想，纯系为帝国主义张目，为了实现正在进行的步骤，势必使该匪首等一同进入坟墓。你们应该明这种形势，必须抉择自己应走的道路。本军此次奉命进军西南，负有坚决推翻国民党在西南的反动统治，及解放西南7000万人民之使命。但对国民党军政人员，则按人民政协共同纲领以及毛主席朱总司令约法八章之旨，给以改过自新、立功赎罪之机会，为此愿以下列事实相忠告：
一、国民党军队应即停止抵抗，停止破坏，听候改编，凡停止抵抗，听候改编者，不论其属于中央系或地方系者，一视同仁，指定驻地，暂维原状，尔后即依照人民解放军的方式实行收编，所有官兵一律按才录用，凡愿意放下武器，亦本自愿原则分别录用，或资遣回籍。凡迅速脱离反革命军营，协同人民解放军作战者，当论功行赏。如果你们愿意这样作，你们可以随时派代表到附近的人民解放军接洽。
二、国民党政府机关政治、经济、文化、教育等工作人员，应即保护原有机关、学校、财产、用具、档案，听候接收。不论其属于高级或中级、下级职员，本军均一律宽大政策，分别录用或适当安置。其在接收中有功者，并给以适当的奖励，破坏者受罚。
三、国民党特务人员，应即痛改前非，停止作恶。凡愿改过自新、不再作恶者，均可不究既往，从宽处理，其过去作恶诸多，但愿改悔者，可给以立功自赎之机会。其执迷不悟，继续作恶者，终将罹遭人民之法网。
四、乡保人员，应即在解放军指示下，维持地方秩序，为人民解放军办差事，有功者奖，有罪者罚。
西南国民党军政人员，即早进入和平建设，恢复多年战争创伤，这是全国人民一致的热望，你们不要再作无谓的抵抗，徒然增加自己的罪孽。如若立即觉悟，投向光明，为时还不算晚，还有向人民悔过的机会，若再延误，将永远不能为人民所谅解，其应得后果，必身受之。继续反动与立即回头、黑暗与光明、死与生，两条路摆在你们面前，不容徘徊，望早抉择!
中国人民解放军第二野战司 令 员 刘伯承
政治委员邓小平
1949年11月21日
第5兵团杨勇司令员也来电称：已派1个师兼程入滇，先头部队1个团约在23日可抵曲靖。《正义报》社即发动工人赶印号外，将此消息传至起义部队阵地，传至大街小巷，大大鼓舞了士气。敌人尽管日夜发动猛攻但未能得逞。
根据刘邓首长命令，解放军第5兵团第17军49师挺进滇东，拊敌侧背，打击敌人，以解昆明之危；同时，刘邓首长还要求这次出击须吸住敌人，不使其逃亡国外，以利解放军第4兵团迂回滇南截歼敌人。
5兵团遂决定由17军立即组织前进指挥所，由该军副政委戴润生、政治部主任裴志耕率49师和侦察营由滇黔公路正面出击。同时电令毕节军分区司令员侯国祥指挥驻该地之162团和16军侦察营沿赫章、威宁入滇，进至沾益同49师会合，要求沿途要积极宣传，大造声势，抢修公路，准备粮草，声言解放大军入滇作战，以便从滇东北方向策应49师的正面进攻。另外，要求滇桂黔边游击纵队加以配合。
12月19日，49师分由安顺、镇宁出发，前卫146团和军侦察营车运先行，其余部队急行军跟进；毕节军分区侯国祥司令员也率16军侦察营(两个连共400多人)由赫章出发，进至宣威同“边纵”和“永”游击支队会师后，向沾益疾进，162团由大定出发急速跟进。
沾益守敌第8军3师闻我军入滇，忙于22日南撤，49师前卫于23日进占沾益。当即了解到有广西退至曲靖之敌陆军总部率警卫团、炮校、辎重15团、17团正犹豫徘徊、举棋不定，前指遂以电话责令其立即投降，否则将予以歼灭。24日，我军进至曲靖，敌炮校等2000多人向我军投降，其余已随敌第3师南逃。
我军挺进滇东后，敌第8军、26军停止围攻昆明，向蒙自方向撤退。前指即派146团参谋长前往昆明同卢汉将军联系，以便进一步协同作战。
面对大量南逃之敌，前指一面向野司报告，一面果敢地决定出击。26日2时，146团和侦察营乘车追击。敌因受我游击队阻击，行进缓慢。8时许，我先头部队于陆良天生关地区同敌接触。敌忙以1营兵力于天生关南侧高地掩护其主力南逃。
我先头部队即向天生关东侧观音洞高地发起冲击，敌凭借有利地形抵抗，我军因兵力单薄，三次冲击均未得手。10时许，我146团主力赶到，即以两路迂回，迅速抢占了观音洞高地，全歼该敌。
敌主力正沿陆(良)路(南)公路逃窜，队形极为拥挤。我军即分两路沿公路两侧向前追击，并将火炮置于汽车上，沿公路徐进射击，拦击敌人。追击部队则以小分队走小路超越敌人，大胆穿插分割，一路俘敌甚多。我49师首长即令追击部队将看押俘虏、扫清残敌之任务交二梯队，保证部队持续追击敌人。我地方游击队积极配合，将天生关南侧公路桥破坏，使敌车队阻塞，运动愈加困难。
此后，南逃之敌遂又占领五棵树以东高地，再次部署抵抗，掩护其辎重逃跑。敌人这一部署使我公路左侧追击部队受阻，形成对峙。但我右侧追击部队发展顺利，当即主动经五棵树由公路左侧侧击敌之后背。该敌在我军两面夹击下，大部被歼。此后，我军的追击几乎毫无阻挡，一个班、一个小组即可整营整连的歼敌。
追击至16时结束，经10小时战斗，共追击40多里，歼敌4000多人，缴获汽车85辆和大量军用器材。此时，侯国祥司令员率16军侦察营亦已赶到沾益。
至此，昆明的威胁完全解除，昆明保卫战胜利结束。
12月31日，边纵部队第九支队进入昆明市，全市人民欢欣鼓舞，庆祝昆明保卫战的胜利。