各部队接到总部命令后，立即按指定地点开始行动。3月1日，一纵到昌图附近的大泉眼、红山咀子（三师）、昌图城、七家子、八家子（独二师）。三纵到叶赫站、莲花街一带（纵直、七师），八师到半拉山门以北之小站。七纵到宝力镇（纵直）、戏嘎辖、双山子（十九师），小城子（二十师）、大公主屯、大湾屯（二十一师）。炮司抵金家屯，三团两个连抵郑家屯，二纵六师抵昌图城。六纵抵满洲屯（纵直）、四台子、五台子、小房身（十七师）、大泉眼、孤家子、汪户屯（十八师）。独五师以两个营控制白家沟，一个团驻老四平。3月2日，一纵直抵疙瘩岭，一师在金山堡、四合屯，当晚一、二团各一部推向泊林子、海丰屯，二师在宋洼子、柳条沟，独二师在莺鹭树。三纵直在英城子，七师到孙家屯，八师到杨木林子、太平沟。七纵到大洼子（纵直）、孤榆树（十九师）、十里堡（二十师）、孤店、金山堡（二十一师）。二纵在四方台，五师在通江口，六师在八家子。六纵十六师到五台子（开原北）。八纵到达打援位置西家子（纵直）、通江口（二十二师）、金家屯（二十三师）、干沟子、六家予（二十四师）。3月3日，二师移上姜家、老四平一带。七纵直移至四平西北大房身、海青窝堡，二十师位于平安堡、新发堡，二十一师在孤榆树、大张家、南城子。二纵直移昌图城，四师移昌图站、十七倾屯，五师到八家子。六纵直移白家沟，十六师到达冷水泉子、南城一带（威远堡东）。3月4日，东总决定，独十师不参加打四平，如我军南下打援时，则包围四平之敌；为求得歼灭大量援敌，决定长岭子、兴隆店为基本抵抗线，二纵在上述地区布防，独二师移到攻击位置，炮兵到大洼，其三团到八面城，独五师到大洼。二纵和六纵进入打援位置。3月5日，一纵攻占飞机场，俘敌80余人。
至此，已将守敌团团包围四千这座孤城之内。
二、战斗经过
外围战斗各参战部队进入指定战斗地点后，便立即投入外围战斗。这次参加攻打四平的东北人民解放军采取了多路突破、向心作战的战略战术。一纵队、三纵队、七纵队分别担任由西南、东南和正北方向突击，配属在主攻方向上的炮兵占火炮总数的70％。
一纵队担任从城西南向里突击的任务。3月4日，一师攻占海丰屯、徐家窑，于5日晚17时二师攻占飞机场，20时，占后程家窝棚，进而攻占师道学校。7日6时，三师以七团配属师炮兵营攻打新立屯。突击队五连在炮火掩护下，迅速突破了敌人前沿阵地。随后，该连战斗小组长赵连山率两名战士爬到房顶，向院内猛投手榴弹炸得敌人鬼哭狼嚎，抱头鼠窜。大院被我占领后，敌人连续几次反扑均被打退。当该团四连攻占敌人两个大院后，敌乘我立足未稳，以一个连的兵力向我反扑。但是，在五连连长朱世泽和四连指导员毕洪义的共同指挥下，部队坚定沉着，连续打退敌人十多次反冲锋。8时40分，二营六连及一营相继参战，迅速突进村内，协同四，五连分割围歼敌人。战斗于16时30分结束，歼敌370余人。
三纵队担任从东南向城里突破的任务。7日，七师歼灭芝麻坝南义地守敌；8日，攻占东门外地堡群。
3月7日10时整，八师二十三团一、二两个连，在强大的炮火掩护下，向北山各堡群发起猛烈攻击。二连以神速动作跨过堑壕直插敌人阵地，突击队迅速冲入堡群，用手榴弹消灭了敌人，一举攻克第一堡群。一连冲入第二堡群时，敌以两个排的兵力向一连实施反击，当即被一连击退。山炮营趁敌后退之机，连发五枚炮弹，发发命中敌群，一连战士们乘敌混乱之际发起冲锋，粉碎了敌人的防御，攻占了第二堡群。第三堡群是敌人北山据点最后一个也是最大一个堡群，敌人竭尽全力顽强地固守。3月8日上午，攻城的炮兵部队对敌第三堡群，实施了猛烈的破坏射击。我九连凭借炮火烟幕，积极在鹿砦、铁丝网中开辟通路，二排迅速沿通路冲向第一分堡群，经短促激战，歼灭了敌人，攻占了五个地堡，一排采取迂回战术，从右后侧袭击敌人，攻占了三个地堡。三排积极跟进，不断地以火力支援一、二排的战斗行动。激战至9时许，九连在七连的配合下，攻占了193．2高地东西一线的敌地堡，敌被迫退缩到母堡一线，并立即组织力量向我九连实施反击。九连迅速将三排投入战斗，师山炮营积极以火力支援，给敌以重大杀伤，粉碎了敌人的反扑，迫敌弃尸逃回地堡。一、二排又连续攻占了敌九个地堡后，九连开始向母堡发起总攻击，连续击退敌多次反扑。激战至12时许，该连班长马振海，只身跳上敌地堡，连续向堡内投掷手榴弹，杀伤许多敌人。与此同时，全连又积极开展政治攻势，瓦解敌人，迫使堡内残敌55人，全部缴械投降。至此，三纵八师胜利地完成了粉碎敌城防屏障，首克北山的作战任务。
3月11日，八师二十二团开始向四平城东门外的刘家屯发起进攻。刘家屯是一个仅有二十余户居民的小村庄，守敌为一个加强连和部分骑兵保安队。该村四周设有围墙和堑壕，村东南侧构有一个堡群，并有一条带掩盖的交通壕直通市内，敌人凭借此壕实施城内外的机动。3月11日15时30分，二十二团二营沿雪墙进入冲击出发地区，16时40分，第一梯队的四、五两个连，向守敌发起攻击。一举攻占了村东、村西南地堡。接着两个连同时向村内猛攻，打退了敌约一个连兵力的反扑，给守敌以重大杀伤。此时，六连也从东北方向冲入村内。残敌迅速沿交通壕逃进东门内。至此，仅用88分钟的激战，就胜利地攻占了刘家屯。
七纵队担任从城北向里突击的任务。3月7日，十九师以五十六团配以野炮、榴弹炮各一个营和师直山炮营首先向四平外围据点三道林子发起攻击。在四平攻坚战时东北民主联军未攻下该地。随后，敌人又在那里构筑了7个现代化地堡群，敌人自称三道林子是“防守四平的要塞”，以其战斗力最强的“长官部特务营”，驻守，妾图阻挡东北人民解放军进攻。五十六团五连数次攻击均未突破，14时改由七连突击。七连的战士在炮兵强大火力掩护下，迅速跃过300米开阔地，炸毁了障碍物与地堡，冒着硝烟冲入敌阵地，仅15分钟即攻占了敌第一个大堡垒群。到15时，又占领了敌第二个地堡群，次日又攻占了第三个地堡群。扫清了敌外围阵地，为攻城创造了有利条件。十九师五十五团六连于3月11日夜在四平西南开始攻击。该连五班班长张风桐不顾敌火力严密封锁，只身一人，巧妙地通过了敌铁丝网，炸毁了二号敌堡，歼敌一个班。战后他荣立特等功，他独战二号敌堡的英雄事迹在部队广为流传。
在肃清四平外围之敌的战斗中，东北人民解放军炮兵部队发挥了重大作用。十四中队于5日黄昏侦察攻打城西南砖窑的阵地。第二天，他们一炮打碉堡，头发就命中（距离1100公尺）、二炮打大地堡，炮弹从地堡枪眼中穿了进去，打第二个目标时，一炮15发全中，二炮20发全中，把地堡炸开了，三炮同时发射21发命中16发，摧毁了一个小地堡，一个大地堡。当发现前面青楼顶上红色堡垒里有敌人机枪拦阻步兵前进时，二炮九发七中，摧毁了这个机枪阵地。四十一中队配合步兵在城东南打六家子一号地堡群，协助步兵夺取了敌阵，使四平城东南面暴露在人民解放军直接攻击之下。四十三中队用他们全部炮火，在3月7日猛击四平城北三道林子山岗上敌人集团工事，摧毁了水泥钢筋碉堡，打烂了地堡群，使步兵很快占领了这个山梁上的七个地堡群，并为总攻夺取了最好的炮兵阵地。东北人民解放军突破了敌人以北山为屏障的东北角布置的最后防区，使敌人完全惊慌失措了，10日晚，攻城炮兵协助步兵夺取了山下北窑地敌人警戒阵地。至此，敌人在城北面的所有屏障都完全丧失了。3月11日，城北面的解放军开始把那些一个人抱不动的大炮弹抛向城内敌人几处“核心”，爆炸的声音把附近村庄住房玻璃都震破了，发电所着了火，敌七十一军八十七师的被服库烧掉了，九十一师教导队所据守的晓东中学大楼被打塌了一截。敌七十一军榴弹炮营二连连长在他的日记上记载了这一天炮战的情形：“今天炮火比那天还凶，敌人（指我军）在北山高地直接瞄准城里……八十七师被服库被炮火击燃，我一连前进观测所通信兵及炮阵地两名炮手先后被炮火炸死。”
截止3月11日，敌军外围支撑点已被全部肃清。四平守敌指挥官彭锷连连向四面八方求援。可是驻在新民的军部回电说：“以目前被动局势度之，自立更生仍属十分之八，援军可靠者十分之二，人心如此耳！”彭锷的“友邻”新一军、新六军更是泥菩萨过河自身难保，哪有力量支援四平呢。所以他们回电说：“空投3600包香烟，以资慰劳。”至此，求告无门的彭锷只得向卫立煌求援，但这个总司令也是无能为力。走投无的八十八师只好“顽守到底了”。
市区战斗在攻城解放军肃清敌外围支撑点过程中，查明敌之防御重点已由路西转向路东，指挥中枢亦转至东北角油化工厂，据此，攻城部队决定打击重点由路西之西南角转向油化工厂和晓东中学，以便集中绝对优势的兵力、火力，首先打乱敌之防御重点，缩短纵深战斗的时间。3月9日，攻城部队指挥部重新进行具体部署：三纵、七纵由西南、东南、东北三个方向突击，一纵由西北、正北两个方向突击，并以一师、二师为主要突击方向之一梯队，于三道林子沿中长铁路两侧，一师路东，二师路西，并肩进攻。调整部署后，又用三天时间组织勘察地形，研究主突地段国民党军的防御工事、兵力等情况，进行战前动员等准备工作。各部队普遍加强了政治工作，进一步作好战斗动员。指战员纷纷表示决心，争取当四平英雄。许多指挥员的办公桌上被各班、排、连、营的请战书铺满。在公主屯战斗中曾荣获“硬骨头大红旗”的六连，写信给团部，请求攻坚任务。他们的口号是“刺刀不见血不回”，“抓不到俘虏不回”，“轻伤不下火线”。
在发起总攻前，攻城解放军向敌军发起了强大的政治攻势。3月11日15时，前线指挥部给敌八十八师师长、城防司令彭锷发出通谍。《通谍》揭露了蒋介石卖国、独裁、内战的罪孽，尽数我军冬季攻势以来的节节胜利，最后向其发出三项通令：立即下令四平全部守军，停止一切抵抗行为，无条件放下武器，限12日6时前派一名负责代表，持白旗带证明文件到索家窝棚报告现有人员、武器、军用资材数目，并负责保护，听侯处理；放下武器人员，向我军指定地点集合。但彭锷顽固到底，拒绝接受捉出的条件，城区战斗遂即开始。
3月12日晨，攻城部队对四平发起总攻。6时30分，参加攻城的炮兵开始射击。城内敌人各重要据点到处被打得黑烟腾起，机车库、火磨、晓东中学大楼、小黄楼、油化工厂、敌师部所在地的红万字会以及其他主要集团工事都被击中，城北铁道桥头堡完全被摧毁，道西的敌装甲车群中了九发炮弹，城墙上预定要打开的缺口依次出现了。7时50分，天空中出现五颗照明弹，主攻方向的炮兵效力射开始。8分钟后，步兵发起冲锋，这次炮击的猛烈是空前的，每分钟约有五百到六百发炮弹从各个方向上投入敌阵。炮的轰鸣淹没了一切，天空中到处是弹道划破空气的那种刺耳的啸声，四平城完全被烟雾遮盖起来。这一日炮击，充分显示了东北人民解放军炮兵射击技术的提高。在战后去看各处弹着点的时候，群众作如下反映，晓东中学东邻民宅，和目标相隔一条马路，民宅未遭炮击，群众说：“炮打的准，五炮就把一面楼打坍了”。红万字会附近群众说：“炮打的准，不准就糟了”。经攻城部队炮火猛烈袭击，敌前沿阵地的堡群大部被摧毁，一片片鹿砦、铁丝网被炸倒，打开了突破口，敌炮已被压制住，攻城部队乘机发起冲锋。
7时55分，主突方向上的一纵队二师四团二连沿铁路西侧，向敌人发起攻击。二连一班长金同元，带领全班冒着敌人多方射击的危险，飞跃四十公尺障碍物，跑到城下，踏着弹坑第一个爬上城墙，把红旗插上城头。连长周保江带领全连迅猛跟进，撕开突破口，仅以七分钟的时间就越过了铁路桥头堡垒，突入了城内。8时零3分一师一团七、八两连并肩在铁路东侧突破敌人阵地。8时50分，独立二师一团由西北角师道学校突破敌防御，三团随即投入战斗。8时10分，二师突入两个团。
三纵队七、八两师突击队发起冲击后，开始均受突破口敌之残存火力点的侧射，突击未成。七师二十一团打掉突破口左侧暗堡后，在二十团一连配合下继续向城垣守敌发起冲击。该团八连以压倒一切敌人的英勇气慨，在敌人密集炮火封锁下，迅速通过近四百米的开阔地，于9时攻进城东北角的一面城。九师二十七团在肃清南门以东之敌后迅速向纵深发展。八师二十二团在第一梯队营冲击受挫后，又换二营继续冲击。二营以五连为突击连在全营火力掩护下，一举突入东门，八师主力迅速跟进，配合七师围歼了女子中学的守敌，打通了两师之间的联系，并迅速向纵深发展。
七纵队由西南角的海丰屯、新立屯先后突入城内。9时15分，七纵十九师从西南角的屠宰场突破，二十师、二十一师同时突破。12时，十九师占领满洲银行、辽北银行（道里南三纬路，即英雄街）。四千守敌的整个防御体系已完全被攻城部队打得支离破碎，防不胜防。