蔣介石的重點進攻並沒有把杜聿明的東北戰場包括在內，這讓杜聿明有一種不祥的預感：蔣介石根本沒有意識到東北戰場是影響全國戰局的關鍵——南京的大員們普遍認為，東北距離南京很遠，只要南京不受到威脅，就證明了國民黨軍處在戰勝者的地位上——這是蔣委員長的短見，還是那幫幕僚的低能？杜聿明百思不解，苦惱萬分。
一九四七年夏季來臨時，東北戰場的形勢已發生微妙的變化。
首先，國民黨軍總兵力已不佔優勢，主力只能用於佔領大、中城市和主要的交通線，所控制的地域越來越狹窄，面積僅為整個東北地區的百分之十二。兵力不足，除了國防部非但沒向東北增兵，反而向華北調走一個軍外，主要原因有二：一是作戰消耗嚴重。內戰爆發一年多，東北地區的國民黨正規軍已損失三個師十六個團五十一個營，總計二十二萬五千多人。二是戰鬥力嚴重下降，作戰時被俘和投降官兵比例大大增加。國民黨軍剛進入東北地區時，官兵大多是參加過抗日戰爭的老兵，戰鬥力很強，不輕易繳槍，但隨著兵員的嚴重消耗，補充的新兵不但人數不足且士氣低落。至一九四七年五月，東北地區國民黨軍正規軍有新編第一、第六軍，第十三、第五十二、第六十、第七十一、第九十三等共七個軍二十一個師，連同非正規軍在內，總兵力約為四十八萬。
一九四七年六月，東北民主聯軍的總兵力已經達到四十六萬餘人。野戰部隊共有十五個主力師、九個獨立師、八個獨立旅、七個騎兵團。這些部隊由大量的翻身青年農民和改造過的俘虜兵補充，員額充實，每個師都在萬人以上。同時，由於繳獲甚豐，武器裝備得到極大改善，特別是重武器的數量大大增加，炮兵連已達一百六十個之多。經過土地改革，共產黨人在東北佔據著多數面積的土地，擁有絕大多數農民的支持，農業和工業生產得到恢復，這為進行戰爭提供給了物質保證——五月二十日，毛澤東致電致東北民主聯軍總司令兼政治委員林彪和副政治委員高崗：「東北在你們領導之下，改革了土地，發動了群眾，建設了一支強有力的軍隊。在全國各區中，就經濟論你們佔第一位；就軍力論你們已佔第二位〔山東為第一位〕。」
杜聿明很清楚，在這種情況下，林彪絕不會偏居北滿一隅，東北民主聯軍必定要大舉攻城。
五月上旬，杜聿明讓鄭洞國親自到南京去一趟，面見蔣介石曉以東北局勢之利害攸關：「現在局勢非常嚴重。據情報判斷，北滿共軍很可能不久又要舉行大規模攻勢，依我們現有的這點兵力，很難對付。那時不僅南滿守不住，連整個東北都有淪落共軍之手的危險。你這次去見委員長，一定要陳明利害，無論如何要請委員長再給我們增加兩個軍的兵力。如果這一點做不到，那至少也要把第五十三軍調回東北。」
但是，鄭洞國在南京蔣介石的官邸裡遭遇了挫折。蔣介石面容憔悴，表情嚴肅，當鄭洞國將請求增兵東北的理由說完之後，他態度十分堅決地答覆：「東北的情況確實很嚴重，你們一定要設法穩定住局面。但目前我派不出軍隊到東北去，你們要自己想辦法。東北固然重要，南京更為重要。現在各個戰場的兵力都不夠用，我不但不能給你們增加兩個軍，就是第五十三軍也不能調回東北。你回去告訴熊主任（熊式輝）和杜長官（杜聿明），根據目前情況，我軍在東北應當採取收縮兵力、重點防禦、維持現狀的方針，將來再待機出動。現在要增加兵力是絕對沒有辦法的。」
第二天，鄭洞國見了國防部長白崇禧，希望他能明白東北之重要，然後設法說服蔣介石增兵。令鄭洞國沒有想到的是，白崇禧和蔣介石的觀點一致——「白將軍認為華北比東北重要。」鄭洞國不由得哀歎道：「東北守不住，華北更守不住。」
心情黯淡的鄭洞國回到瀋陽。「東北固然重要，南京更為重要」，這句話深深刺痛了杜聿明，他沉默良久之後長歎了一口氣，對鄭洞國說：「眼下也只能按照委員長的指示精神辦了，我們在一起苦撐吧。」
杜聿明制定了機動防禦的部署，這個具有豐富作戰經驗的將領此刻萬般無奈，他既要確保已佔領地區和主要交通線的安全，還要繼續分割共產黨人的各個解放區，這導致了他的兵力嚴重分散，最終基本處於各自為戰的狀態：新一軍守備懷德、長春、農安、德惠、吉林、老爺嶺等地，借助松花江防止東北民主聯軍北滿部隊南下；第七十一軍和第十三軍五十四師一部，守備四平、公主嶺、昌圖、清原、遼源等地，借助西遼河控制中長鐵路的長春至瀋陽段；第六十軍和第十三軍五十四師一部，守備梅河口、盤山、海城等地，控制沈吉鐵路北段；第五十二軍守備安東、通化，控制安沈鐵路及其兩側地區；二七師守備瀋陽、撫順；新編二十二師、十四師在新賓、鳳城地區機動；第九十三軍暫編十八、二十二師守備赤峰、阜新、錦州；暫編二十師守備清原；第十三軍四師守備承德、隆化。這是一個連不成體系的、構不成協同的防禦系統，特別是其防禦要害中長鐵路長春至瀋陽段兩側兵力明顯薄弱。
精於計算的林彪清楚地看到了這一點。
杜聿明最擔心的事就要發生了。
中共東北局制定的夏季攻勢的計劃是：北滿八個主力師和兩個炮兵團越過松花江南下，在東滿、西滿、南滿和冀察熱遼部隊的協同下，從各個方向向長春至瀋陽鐵路的中段展開攻勢，殲滅兩側分散孤立之敵，打通南滿與北滿的聯繫並實現會師，徹底結束各解放區被分割的狀況。如戰鬥進展順利，便集中更大的兵力攻擊中等以上的城市，徹底改變東北的戰場態勢。
平時沉默不語的林彪戰前親自向幹部們傳授了他創造的戰術：「一點兩面」——戰場上，兵力要集中於主要一點，即我軍的主攻方向，而不是敵人的主要方向。「我們應以我們的要點來對付敵人的弱點」。「兩面的戰術要求，不在一個方面，而是兩面，有時三面、四面。特別提出兩面，主要是為了要同志們注意搞敵人的後路或側翼」。「通常敵人遭受一面攻擊時仍能安心抵抗，但遭受兩面或三面四面的攻擊，就不行了，就動搖了，這就促成了我主力的突破」。所以，「一點」是打垮敵人，「兩面」是將打垮的敵人消滅。「三種情況」和「三種打法」——對有防禦的敵人不能打莽撞仗，必須經過必要的準備才可以攻擊；對退卻的敵人則要打莽撞仗，要猛打猛衝；對欲退未退的敵人，即要打莽撞仗，又不要打莽撞仗，應先以小部隊將敵人粘住並斷其退路，待主力到齊準備後再殲滅敵人。
林彪事無鉅細的戰術指導，令東北部隊的官兵受益匪淺：
第一，須注意莫太打急了，而應迅速偵察地形、敵情，選擇衝鋒目標與衝鋒道路。第二，為實行一點兩面戰術，將九分之七的兵力與火力使用在主要突擊方向，將此絕對優勢兵力區分為三個梯隊或兩個梯隊，在狹窄地段上突擊，切戒主攻方向正面拉得太寬的大毛病。另外以九分之二的兵力用在另一個正面，在寬廣的地段上攻擊敵人。我之主力用在敵後面或側面或正面，須依具體情況決定，何處便利於主力之突擊，即用於何處。攻擊開始時間不可太倉促，必須等待攻擊點業已選好，兵力與火力皆已到達攻擊準備位置，然後再突然開火，猛打猛衝、猛追……部隊發現敵人時，須如猛虎撲羊群，猛打、猛衝、猛追，越迅速猛烈就越好，不必詳細偵察敵情和部署兵力……在這種戰鬥中，須反對動作遲緩和發現敵人時只打槍不猛衝的缺點。
一九四七年五月八、九兩日，東北民主聯軍北滿主力渡過松花江，由扶余、大賚地區出發，向中長路長春至四平段西側迅猛奔襲；南滿主力由通化以北之三源浦、柳河地區出發，奔襲瀋陽至吉林鐵路的中段地域。南滿、北滿主力以四平為中心南北對進。同時，東滿、西滿和冀察熱遼部隊也分別從吉林以東、鄭家屯以北和熱河西部及冀東地區發起攻擊。
林彪的夏季攻勢具有一定的風險性，因為兵力依舊佔據微弱優勢的對手擁有主要交通幹線，而此時東北大地上的江河都已解凍，萬一戰鬥失利，北滿主力已無可能從解凍的松花江面上撤回安全地帶。
越過松花江的北滿部隊主力相繼攻佔農安西北和西南的哈拉海、三盛玉、伏龍泉地區，其中第二縱隊包圍了懷德。
懷德是長春至瀋陽鐵路線西側的重要屏障，北距長春約五十公里，南距四平約一百公里，一旦被攻克，長春和四平都將處於暴露狀態。此時，懷德駐有國民黨軍新一軍一五八師九十團、保安十七團，兵力五千。在距懷德還有十里路的地方，第二縱隊司令員劉震與政治委員吳法憲分手了，劉震率部對懷德實施包圍，吳法憲則帶領直屬隊佈置兵站運輸、糧食接濟、設置野戰醫院等事宜。五月十四日，兩人在懷德城下會合。懷德建在地勢較高的半坡上，四周平坦開闊，易守難攻，國民黨守軍建有一道四米寬、三米深的環城外壕，壕外設有屋脊形鐵絲網、地雷場等，五米高的土築城牆上則是密密麻麻的工事。劉震帶領攻城部隊指揮員前去察看地形，所有的指揮員面對如此森嚴的城防皆沉默不語。劉震發現城西南角有一條天然土溝，而這裡恰恰是一五八師九十團與保安十七團的接合部，於是決定以這裡一段一百五十米寬的城牆為進攻突破口。一切準備就緒之後，情況突然複雜起來：負責打阻擊的五師師長鍾偉報告：國民黨軍第七十一軍八十八師的先頭部隊正向我急進，已與我師前哨阻擊部隊接火。第七十一軍來援早在意料之中，但預料之外的是增援之敵來得如此迅速，萬一攻城和阻援其中有一面失利，就會全局陷於被動，即使兩邊都黏住也不是好事。總攻時間迫近，劉震最終下定了攻城的決心。
關鍵是五師必須阻擋住第七十一軍的增援。
同時，攻城部隊必須盡快拿下懷德。
擔任攻擊的六師說：「請縱隊轉告五師，只要今晚擋住敵七十一軍，懷德一定能拿下來！」
五師說：「叫四師、六師放心打，只要五師還有一個人，敵七十一軍休想越過二十里堡一步！」
五月十六日十八時五十五分，炮火準備開始了。這是二縱首次使用大口徑火炮，炮火的猛烈程度讓趴在前沿等待衝擊的官兵都十分驚訝。隨著持續不斷的劇烈爆炸，炮火開始向縱深延伸，形成一個半圓形的阻攔火牆，四師從西南向東北，六師從東北向西南，官兵們在炮火的掩護下開始向前衝擊。衝在最前面的十二團七連六班管國仁小組連續爆破了幾個工事，十七團一連長李希全率部迂迴成功，十六團的一個名叫趙澤南的戰士與國民黨守軍的一個少校在一座大廟的殿堂上追打了兩圈後終於將其按在地上，然後炸開了大廟附近的碉堡。突破成功後，第二梯隊投入縱深戰鬥，巷戰開始了。二縱使用小部兵力沿著大街吸引守軍火力，大部兵力則在街道兩邊的民房裡逐屋挖洞前進，守軍的防禦體系很快就被打得支離破碎。夜半，守軍團長項殿元率部退守城東北角的關帝廟，企圖憑借高大的圍牆和堅固的房屋頑強抵抗。二縱的攻擊部隊兩次攻擊未果，重新部署火力和兵力之後，再次發動兇猛的攻擊。團長項殿元被亂槍打倒之後，守軍決心動搖，殘部開始從東南角突圍而出，被二縱的外圍部隊殲於城郊曠野。
攻擊懷德的戰鬥進行之時，負責打援的一縱和二縱五師拚死阻擊著第七十一軍八十八師和九十一師。當懷德已被攻克的消息傳來後，八十八師和九十一師的步兵和卡車擁擠在一起不知當進還是當退。就在這時，東北民主聯軍的攻擊部隊蜂擁而來。混戰持續了整整六個小時，山坡上、村莊裡、公路邊和田野上到處是混戰在一起的兩軍官兵，這讓國民黨軍的支援飛機因分辨不出敵我而無法射擊投彈。八十八師和九十一師的官兵在肉搏戰中聽見這樣的喊聲：「兄弟們！我們也是七十一軍的！去年在大窪戰鬥中被解放過來的！這裡寬大俘虜，願意當兵的歡迎，不願意的發路費回家！槍是老蔣的，命是自己的！繳槍別打了！」國民黨軍官兵果然放下了武器，自動集中起來聽候發落。激戰中，第七十一軍參謀長馮宗毅、八十八師師長韓增棟身亡，國民黨軍的精銳之師在這個名叫大黑林子的戰場上一下子崩潰了。第七十一軍軍長陳明仁還不知道八十八師和九十一師的悲慘處境，為了自己的主力師不致全軍覆滅，他親率八十七師急速趕來力圖解圍。部隊剛剛達到公主嶺，杜聿明的電話打來了，陳明仁這才知道八十八師和九十一師已經完了。陳軍長立即率領部隊乘火車往四平方向撤退。正撤退時，共產黨軍隊衝進了公主嶺，陳明仁連同八十七師在被圍的最後一刻跑了出來，其危機情景猶如杜聿明的描述：「陳明仁之免於被圍，真是間不容髮。」
懷德失守令新一軍慌忙向長春撤退。
自此，長春城門緊閉，商店關門，全城戒嚴，一時人心惶惶。
林彪沒有下達攻擊長春的命令。
一縱沿著鐵路繞過四平繼續南下，切斷了瀋陽至長春的鐵路。
二縱則直逼四平城。
在北滿主力南下作戰的同時，南滿部隊的進攻方向是山城鎮和梅河口。
五月十日，南滿部隊在司令員蕭勁光、政治委員陳雲的率領下，沿著四平至梅河口的鐵路向西南發展，十四日全殲山城鎮和草市守軍，切斷了吉林至瀋陽的鐵路。在杜聿明的嚴令下，國民黨軍新六軍軍長廖耀湘指揮一五五師發動反擊，南滿第三、第四縱隊在南山城子地區與其展開激戰。四縱十師三十團三營七連在奪取大華山陣地時連續五次衝鋒，全連百十號人僅倖存一名副連長和三名戰士，手中僅剩三支步槍和一枚手榴彈，但這四個人依舊發起了第六次衝鋒。南滿部隊的決死精神，令號稱「國軍之花」的新六軍一五五師官兵感到了前所未有的恐懼。國民黨軍擁擠在公路上，用重炮四處轟擊，在數次突圍未果的情況下，放棄輜重向遼寧境內的新賓方向撤退，南滿部隊官兵開始追擊。三縱八師二十二團八連一排副排長陳樹棠率領戰士衝入混亂的敵軍中，俘敵五十二人。二十五團炮兵連炊事班長帶領兩名炊事員往前沿送飯，半路上用一支步槍和一條扁擔俘敵四十人。四縱十師二十八團班長薛得國和戰士楊煥喜、鮑勇跑得飛快，用手榴彈炸毀了一輛坦克，致使敵人的退路堵塞，九輛坦克因此落入南滿部隊官兵之手。一五五師的潰敗，致使通化守軍棄城逃跑，戰略要地梅河口暴露出來。
梅河口鎮是吉林至瀋陽鐵路中段的一個大車站，是杜聿明的「東北五大戰略要點」之一，他曾給守備這裡的國民黨軍第六十軍一八四師下達過「堅決死守，不准突圍」的命令。一八四師用了一年的時間在梅河口鎮修築環城工事，城內儲備了大量的作戰物資，準備無論發生什麼情況堅決固守。
二十四日，南滿部隊第四縱隊在副司令員韓先楚的指揮下，對梅河口鎮發起攻擊。下午十五時半，炮火準備開始。在炮火的掩護下，二十八團和二十九團連續爆破，打開了戰鬥通道，各突擊部隊經過激戰，佔領了外圍的三六七、三六八兩個高地。然而，從這兩個高地到敵人的核心防禦陣地，中間還有約五百米的開闊地。二十八團和二十九團在沒有炮火支援的情況下，倉促發動了攻擊，結果在敵人三面火力的壓制下，衝擊一次次失敗，開闊地上佈滿陣亡官兵的遺體。
此時韓先楚才得知，情報稱守軍為五個營，但實際是七個營，兵力約七千人。夜晚，韓先楚召集會議研究戰況。與會者認為攻擊失利的重要原因是：對地形和敵情不熟悉，守軍工事堅固，我軍炮火發揮不夠，選擇的主攻方向不妥當。會議最後決定：放棄在開闊地的攻擊。另外選擇一個突破口，只要突進去，守軍防禦就會全線動搖。
被選擇的突破口是火車站。
擔任對火車站正面攻擊的是三十團。
雖然進行了炮火掩護，三十團的攻擊依舊傷亡很大。突擊隊每衝擊到前沿，後續部隊的通道都會被守軍火力封堵，增援兵力和彈藥無法跟上，突破最終以失利告終。最後，三十團把未傷亡的官兵編成兩個連發起連續攻擊，在側翼二十九團的配合下，於二十六日上午九時佔領了火車站。傷亡巨大的三十團從火車站向街區發展，官兵們用打穿房屋牆壁的辦法接近守軍火力點，然後實施連續爆破，隨著進展道路的逐一打開，官兵們逼近了守軍的核心防禦陣地。
二十八日下午十六時，四縱所有的火炮都推進到距守軍核心陣地僅四百米處，各團也選擇好了各自的攻擊出發地。最後的攻擊開始後，被巨大傷亡激怒的官兵們奮勇衝鋒，殘存守敵最後退守到一座樓房內抵抗，二十八團官兵連續爆破，終於把樓房炸開了一個缺口，官兵們衝進大樓，與負隅頑抗的敵人展開了近距離肉搏。核心陣地附近的守軍兩千餘人逃出城，被三縱七師十九團圍殲。
艱苦的梅河口戰鬥進行了五天四夜，國民黨守軍一八四師被全殲。
南滿部隊乘勝相繼攻佔了海龍、遼源、西豐、清原等城鎮。
至此，松花江以西、吉林到梅河口之間以及長春東南的廣大地區全部被東北民主聯軍佔領，南滿解放區與東滿解放區連成了一體。更重要的是，南滿、北滿主力部隊在彼此隔絕了一年多後，終於會師於四平城下，林彪朝思暮想的將兩個拳頭合成一個拳頭以扭轉東北戰局的夢想至此成真。
捷報傳到陝北，毛澤東異常興奮，致電林彪和高崗，設想未來如何發動「全面反攻」，以奪取北平和天津這樣的重要大城市：
……出師順利，甚慰……目前你們以八個師南進，希望能於夏秋兩季解決南滿問題，爭取於冬春兩季向熱河、冀東行動一時期，殲滅十三軍、九十二軍等部，發動群眾，擴大軍隊。該兩區共有人口一千五百萬，為將來奪取長春北寧兩路、長、沈、平、津四城必不可少之條件。奪取兩路四城必須具備的條件有三：你們已在北滿建立了強大的根據地，解決了第一個條件；現在正向南滿作戰，估計不要很久即可解決第二個條件，建立強大的南滿根據地；第三步還要解決冀熱遼地區的根據地問題。關內方面，我蘇魯軍（華東野戰軍）負擔最大，在他們面前，集中了三十二個整編師八十五個旅〔包括被殲者在內〕，直至此次殲滅七十四師，才使敵進攻發生了困難，今後再殲二三個師〔軍〕，即可轉入全面反攻。我劉鄧軍現攻安陽，六月間可以十萬人渡黃河向中原前進。我彭習軍〔只有六個不充實的旅〕對付胡宗南三十一個旅的進攻，兩個月作戰業已將胡軍銳氣頓挫，再有幾個月必能大量殲敵，開展局面。陳賡部四個旅擬使用於西北。聶（聶榮臻）蕭（蕭克）羅（羅瑞卿）軍上月正太作戰殲敵三萬餘，繳槍一萬五千以上，現須休息半月，約下月中旬擬打津滄（天津至滄州）線，配合你們作戰。縱觀全局，目前大部分地區已轉入反攻作戰，只待山東再打一二個勝仗，即可轉入全面反攻。
與毛澤東相反，此時的蔣介石心緒複雜而凌亂，情報部門給他送來了林彪部隊普遍使用的兩本小冊子，這兩本小冊子既令他沉迷又令他惱怒：「我得到這兩個小冊子之後，把它看得比任何兵書都寶貴，廢寢忘食，晝夜鑽研，逐字逐句的細心玩味，現在已讀過五遍了。」這兩本小冊子，一本是東北民主聯軍總司令部在哈爾濱編印的《目前的戰役問題》，印發團部兩份，師部四份，縱隊六份，為高中級幹部戰術教材。另一本是《戰鬥手冊》，供基層幹部閱讀使用，內容包括「指揮要則」、「打勝仗的根本辦法」、「硬拚仗」、「運動戰」、「一點兩面戰術」等。
五月十九日，蔣介石對國民黨軍軍官發表了情緒激憤的講話。他首先對「共匪」的小冊子裡要求「官兵一致」發表了閱讀心得：
最近我們在東北作戰，拿到了共匪的兩個重要小冊子，今天已印發給大家……你們必須逐字逐句細心地研讀……上次美國軍官二人被共黨俘去，帶到哈爾濱，後來據這兩位軍官回來說：他們在哈爾濱的時候，天氣嚴寒在零度以下，共匪士兵既無手套，亦無好的鞋襪，共匪的政工人員看到士兵瑟縮不安，便立刻自己把衣服脫下說：「沒有手套算得什麼，我們不穿衣服也一樣可以行動呀！」他這樣以身作則，為人表率，士兵當然無話可說。反觀我們的長官和連指導員是否也能做到這樣呢？我們的官長不但不能做到與士卒同生活，共艱苦，而且對於下級幹部如何訓練士兵，如何管教士兵，看也不去看他們一下，下級幹部以為官長既然不來看我們，不來考核我們，我們也不妨懈怠一點。好逸惡勞，人之常情，現在既然是勤勞者無賞，怠惰者無罰，誰願意去特別吃苦？這樣一來，軍隊當然不能同心協力，與敵人做殊死的鬥爭……
接著，蔣介石痛斥了國民黨軍中自私自利乃至作戰無法「協同一致」的現象：
我們高級將領……還有一個最不好的習慣，就是自私自利，保存實力，看到友軍在艱苦作戰，而自己袖手旁觀，視若無睹。這樣一來我們革命軍親愛精誠的精神，同甘苦、共患難的情意，就完全喪失了！這簡直是亡國奴的心理，是萬萬要不得的！要知道我們戰鬥的基本條件是什麼呢？就是「協同一致」！我們在同一戰場上同友軍並肩作戰，友軍的存亡就是我們的存亡，友軍的勝敗，就是我們的勝敗，友軍遭遇了危險，我們一定要千方百計，不顧一切，前往救援。這才是軍人的本分。如果以為匪軍現在沒有進攻我們，我們就可苟安一時，置友軍的成敗於不顧，試問友軍消滅，我們難道還可以倖存，不被匪軍各個擊破嗎？所以，「協同一致」是我們戰勝求存必要的條件……
五月三十日，蔣介石飛臨瀋陽。
林彪的夏季攻勢讓他感到了東北局勢的不妙。在瀋陽召開的高級將領會議上，他要求東北地區的國民黨軍收縮兵力，重點控制大城市以保持住現狀。會議顯示出蔣介石與杜聿明之間的不協調：當蔣介石主張把長春以東的永吉（吉林）也放棄時，抱病參加會議的杜聿明不但當場堅決反對，而且再次提出將第五十三軍從華北調回，但這一請求再一次遭到蔣介石的斷然拒絕。
蔣介石走後，東北地區的國民黨軍先後放棄了安東、通化等中等城市，開始固守長春、吉林、四平、瀋陽、錦州等幾個大城市及周邊城鎮。
不久，一個嚴重的消息傳來了：開原失守，中長鐵路被切斷，瀋陽與四平失去了聯繫。
杜聿明對林彪的心思猜得很透：去年，東北民主聯軍守了一個月，也沒能守住四平，部隊最終被分割在南滿與北滿兩個互不聯繫的地域。這一次，林彪部主力全線出擊，既然已經打到四平城下，林彪勢必想讓國軍也過過被攔腰截斷的苦日子。稍有軍事常識的人都清楚，四平位居東北中部交通樞紐，連接瀋陽、梅河口、長春、吉林，誰佔領了這裡誰就握有東北戰場的主動權。
一方勢在必奪，一方誓死不讓，自內戰爆發以來，東北戰場上最慘烈的一場血拼已是不可避免。
六月初，雙方開始戰鬥調動。廖耀湘的新六軍一五五師和十四師向開原發動反擊，重新打通了四平與瀋陽之間的聯繫。與此同時，林彪部主力大規模地向四平集結，共十七個師的兵力機動於四平以南、東南及以北地域，準備阻擊自瀋陽北上和自長春南下的敵人的援軍；而另七個師配屬五個炮兵營，負責對四平實施攻擊，攻擊部隊前線指揮為第一縱隊司令員李天祐、政治委員萬毅。
李天祐的對手，是四平國民黨守軍總指揮，第七十一軍軍長陳明仁。
陳明仁畢業於黃埔一期，是一名執著強悍的軍人，以指揮果斷、作戰堅決、身先士卒著稱於國民黨軍中。抗日戰爭中，他率部參加桂南會戰，上級要求會戰一旦失利，各部隊可自行撤退。陳明仁認為如此部署極其不妥，他拒不執行這一命令，在萬分艱難的情況下，指揮部隊與日軍血戰七天七夜。此戰，他的部隊傷亡七千多人。戰後，陳明仁率部進入昆明休整。蔣介石到達昆明時，看見一些衣著破爛的士兵在修工事，得知是陳明仁的官兵後大為震怒，認為這副樣子真是「有損國格」。陳明仁來到蔣介石面前，他說：「我的部隊衣服沒穿好，不怪我而怪你，衣服是你發的，質料這樣差，只穿一星期就破了，並且去年發給我們的還只有四成新。」蔣介石說：「總是你不行，你為什麼不想想辦法？」陳明仁回答道：「巧婦難為無米之炊，我不認為我不行，我認為我什麼都行。」果然，陳明仁率部進入滇西，攻剋日軍最堅固的松山、龍陵、回龍山陣地以及中緬邊境重鎮畹町。陳明仁強硬的性格不但讓蔣介石覺得不好駕馭，連杜聿明對他的指揮都需頗費心思。在東北戰場上，陳明仁的親信對杜聿明總是讓第七十一軍處在衝鋒陷陣的位置上牢騷滿腹，因為誰都知道他在千方百計地避免自己的老部隊新一軍和新六軍遭受損失。可是，陳明仁卻一直得到他的部屬的敬重，第七十一軍團以上軍官大多是他一手提拔的，部下們普遍認為跟著他不會吃虧。
蔣介石致信陳明仁：「四平乃東北要地，如失則東北難保。斯時為吾弟成功成仁之際，望砥礪將士，嚴行防守。」
陳明仁深知四平之戰不可避免，同時也知道自己的第七十一軍無路可退。此刻，他指揮的四平守軍是個大雜燴，除了因八十八師和九十一師遭遇重創而殘缺的第七十一軍和前來增援的第十三軍五十四師外，五個保安團以及公主嶺保安大隊都是地方雜牌軍。但是，四平城因之前被日本人佔領，整個城市建築佈局完全符合防禦要求，且各建築物之間都有彼此相通的交通蓋溝。陳明仁將四平全城劃定出五個守備區域，各防禦部隊都有清晰的作戰地點，各作戰地點彼此又能構成協同，每處陣地都佈置了兩道防禦線。而城西的中心地帶被佈置為核心守備區，這個區域內有中央銀行、電力局、市政府等高大建築，這些堅固的樓房組合起來猶如接連不斷的工事群。陳明仁決定吸取林彪部堅守四平失利的教訓，三萬五千多兵力被集中部署在市區的重點部位，形成了一個讓任何攻擊者都會感到頭疼的防禦體系，即「陳明仁堡壘」。
李天祐的參謀人員繪製出四平守軍的兵力配備和工事位置圖，東北民主聯軍對陳明仁的佈防情況有著驚人的準確瞭解。唯一遺憾的是，攻擊部隊，包括林彪在內，此刻存在著嚴重的輕敵現象。他們不知道四平守軍在兵力和火炮數量上佔據著絕對優勢；更為重要的是，他們嚴重低估了四平守軍的作戰決心，認為第七十一軍兵退四平，士氣低落，只要猛打猛衝，敵人必垮無疑。各縱隊充滿必勝信心的請戰書雪片一樣到達林彪處，戰士們紛紛把「三戰四平，再立戰功」的口號貼在了自己的炸藥包和槍托上。
輕敵導致的後果極其嚴重。
總攻時間確定為六月十四日二十時，作戰預定三至五天之內拿下四平。
六月十一日，先頭部隊佔領了四平外圍的幾處重要據點之後，攻城部隊在大雨中陸續近敵。十四日十六時，攻擊部隊進入了待命衝擊位置。突然，二十架飛機飛臨戰場，低空盤旋之後，開始了密集的轟炸，轟炸重點是攻城部隊的炮兵陣地和衝擊前沿。這不是一個好徵兆，如果不是攻擊時間已被洩露的話，至少可以看出國民黨軍對四平戰場的投入規模和作戰決心。
攻擊部隊埋伏著，沒有理會敵機的轟炸。
天色漸暗，二十時，攻擊四平的戰鬥打響。
攻城部隊從西北、東北、西南三個方向突擊，官兵們不顧一切地衝鋒，但國民黨守軍工事堅固，火力兇猛，攻城部隊一再衝上去又一再被迫退回來。只有在西南角，一縱二師四團一營連續爆破，在火力的掩護下，三連三排長史德紅首先登上城牆，撕開了一道突破口，並佔領了保安十七團團部所在的樓房。但是，這個被撕開的突破口太狹窄了，在其他方向都沒突破的情況下，國民黨守軍大量部隊向突破口蜂擁增援，飛機、炮火和各種火器也都向這裡集中，狹窄的突破口上一時間彈片翻騰，血肉橫飛。十五日、十六日兩天，攻守雙方在這個狹窄的口子上反覆爭奪，敵人的頑強出乎了攻城部隊的預料。第七十一軍八十八師新任師長彭鍔親臨前沿，中彈負傷後依舊不退，前鋒營兩名營長先後戰死，他們的士兵也全部陣亡在突破口上。而林彪部僅第一縱隊就負傷五千人，陣亡一千四百多人，有的連隊的幹部全部負傷，全連一百多名官兵僅剩下七八個人。由於無法得到及時的救治，或無法被及時地抬下前沿，有的幹部竟然連續負傷十一次，仍在作戰的他們已是渾身血肉模糊。一縱一師師長江擁輝和政委梁必業衝上突破口，一顆炮彈落下來，掩護他們的一個班的戰士瞬間全部陣亡。國民黨守軍的炮火轟擊和飛機轟炸令前沿指揮員陷入兩難：撲上去人多了，突破口狹小，一顆炮彈落下就能導致大量傷亡；撲上去人少了，又無力阻止敵人兇猛的反擊。白天作戰，攻擊部隊暴露，頭頂上的飛機不停地盤旋，哪怕發現一人一馬也要俯衝轟炸，因此不敢發動進攻，甚至不敢在白天調動部隊。而東北地區日長夜短，全天二十四小時中只有不到八個小時是黑夜，黃昏時開始調動部隊組織攻擊，沒打多一會兒天就亮了。李天祐在指揮所裡接到的報告稱，即使白天不進攻，部隊傷亡的人數比晚上攻擊時傷亡的人數還要多。
十七日晚，受阻四天的四平城西北角終於被突破，因只有一個突破口而艱難平推的作戰局面得到緩解。李天祐投入了預備隊，國民黨守軍稍稍後撤，攻城部隊開始向城內核心地帶壓縮。共產黨官兵一座樓一座樓地進行艱苦的爆破，國民黨守軍一條街、一座樓、一間屋地進行頑強的阻擊。在攻擊交通宿舍大紅樓的時候，攻擊部隊數次強攻未果，於是一部分兵力挖溝強行接近，一部分兵力迅速跑向已被佔領的四平飛機場，從航空炸彈裡挖出三千多斤炸藥，再抬著炸藥火速跑回大紅樓前。一連八班副班長李廣正帶領爆破組連續爆破十二次，終於把這幢兩百米長的聯體大樓炸塌了一半，守軍二六三團的一千一百多名官兵多半被埋在倒塌的廢墟之中。
接下來的戰鬥緩慢而殘酷。圍繞著每一座堅固的建築物，攻守雙方的戰鬥始終處於膠著狀態。國民黨守軍在樓房和工事內頑強抵抗，猛烈的火力組成立體火網，並在兩軍接觸線上投擲燃燒彈。守軍的炮火更是片刻未停，一邊對前沿支援轟擊，一邊對東北民主聯軍攻擊部隊的後方實施封鎖，其轟擊的猛烈令攻城部隊官兵大量傷亡。
陳明仁徵用了一切可以投入作戰的人員，包括政府官員、警察以及四平城內的平民百姓，他發給他們武器，要求他們立即參戰。第七十一軍直屬隊獸力營的兩百多名馬伕，在陳明仁的嚴令下，由一名五十多歲的老馬伕率領，趕到戰鬥前沿參戰，這些馬伕在八十七師與五十四師的接合部堅守了四天，最後活下來的馬伕不到三十人。
陳明仁決心與四平共存亡——「生死關頭，欲走無路，唯有合力奮戰，以戰圖存。」他先是立下遺囑，然後把自己的棺材抬出來給大家看。他的命令是：獨立死守，打光為止，轉移和放棄陣地的命令只有軍長一人有權發佈。如果有人請示是否可以轉移陣地等此類的問題，不答覆就等於不批准。第一道防禦線的部隊一律不准撤退，凡是後退者，第二線防禦部隊有權射殺他們。
十九日，東北民主聯軍把不久前繳獲的七門美式火箭炮推了上來，對準中央銀行和市政府大樓進行轟擊，兩座大樓很快就被佔領。在攻擊電信局大樓時，守軍指揮者為第七十一軍軍法處長，攻擊部隊雖然已經佔領大樓的下層，但國民黨守軍據守上層拚命射擊，堅決不肯投降。最後，攻擊部隊在大樓下安放了大量炸藥並且引燃導火索。巨響之後，大樓和守軍一起毀滅。
電信大樓被炸毀的時候，陳明仁突圍而出到了城東區。
西區核心區的守軍並沒有因為軍長的轉移而放棄抵抗。攻擊軍部大樓的是六縱十七師四十九團一營三連和五十一團的五連、六連，一營三連在指導員劉梅村的率領下衝進樓內，與國民黨守軍反覆爭奪十餘次，殘酷的肉搏戰致使大樓內遍佈著戰死者的屍體。三連戰到最後只剩下八個人，兩個通信員冒死扛上來兩大包炸藥，瞬間將大樓炸得磚瓦飛迸，烈焰沖天。
二十一日，四平城西區被東北民主聯軍佔領。
戰鬥已進行到第八天，李天祐的攻擊部隊付出八千餘人的代價佔領了四平城內的一半城區。
該日，林彪命令：「決付出一萬五千人的傷亡，再以一個禮拜的時間，將此仗打到底，達到完全殲滅敵人和打垮敵之守城信心。」
林彪向毛澤東報告後，得到了毛澤東的贊同：「八天作戰佔領四平一半，你們決心再以一星期時間殲滅四平之敵，佔領此戰略樞紐，極為正確。四平佔領，不僅對我軍建立攻堅信心關係甚大，而且對全國正在鬥爭的廣大群眾是一大鼓勵。」
但是，不但攻擊四平東區的戰鬥依舊進展緩慢且傷亡巨大，而且杜聿明的部隊已經開始從瀋陽和長春南北兩面增援而來。
四平危急令蔣介石十分震驚，他終於決定將第五十三軍從華北調回東北，並嚴令杜聿明在六月三十日之前解四平之圍。
在鄭洞國的指揮下，第五十三軍首先佔領了本溪，解除了瀋陽側翼的威脅，然後一路向北直撲四平。杜聿明所能調出的全部增援兵力共九個師，很快就在四平以南、以北與林彪早就部署好的打援部隊接火了。儘管林彪部頑強阻擊，但終究兵力不足，難以在運動中殲滅來敵，只能遲緩其增援速度。鄭洞國留下戰鬥力最強的新六軍與林彪的打援部隊周旋，然後親率第九十三、第五十三軍和第五十二軍一九五師頑強地向四平靠攏。
擔負掩護任務的新六軍很快就遭到猛烈的攻擊。一六九師在八棵樹附近丟失了陣地，軍長廖耀湘大為光火，嚴令師長鄭庭笈迅速收復陣地。一六九師在飛機和炮火的掩護下發起不顧一切的反擊，戰鬥終以林彪部隊因傷亡過大撤出戰鬥而結束。
二十六日，向四平急速推進的鄭洞國突然發現，一直監聽中的林彪部的電台信號減弱了。鄭洞國判定林彪的部隊已處在轉移之中，於是迅速命令部隊全部投入正面進攻。
這一天，攻擊四平東區的戰鬥雖在繼續，但東北民主聯軍的攻勢已經減弱。
林彪面臨的局面是：攻克四平希望渺茫，增援之敵兵力強大，不但沒有將其包圍殲滅的可能，連將其阻截都無法有效地做到。而且，無論是攻城部隊還是阻援部隊此刻都面臨著分兵兩面作戰的處境。
二十八日，鄭洞國和第九十三軍軍長盧浚泉親臨前沿。第二縱隊官兵拚死阻擊，一步不退，激烈的拉鋸戰進行了整整一天，第九十三軍全線沒有任何突破。鄭洞國正萬分焦急時，突然接到偵察隊的報告，說四平方向的槍炮聲逐漸稀疏。鄭洞國以為四平已經陷落，而一旦如此，無論是對苦戰中的陳明仁，還是對於蔣介石的嚴令，他都感到沒法交代。鄭洞國要求盧浚泉的第九十三軍黃昏之前必須突破林彪部的阻擊線。
下午十三時，第九十三軍的左前方突然傳來猛烈的炮聲，原來左翼的第五十三軍在軍長周福成的率領下突擊成功。在聯絡了空軍和炮兵的火力支援後，盧浚泉下令集中所有的坦克，向二縱的阻擊陣地發起大規模的攻擊。當敵人的坦克衝進二縱的防禦陣地之後，二縱奉命撤出戰鬥。
鄭洞國立即命令全線追擊。
四平城內的陳明仁得到增援部隊接近的消息，立即派出部隊從城內向城外突擊接應。
二十九日，增援四平的第九十三軍先頭部隊到達四平南郊，第五十三軍和新六軍的一六九師到達四平西北的八面城。
林彪下達了全線撤退的命令。
六月三十日凌晨，一縱三師最後撤離四平戰場，歷時半個月的四平攻堅戰結束。
這一天，是蔣介石嚴令解四平之圍的最後期限。
四平之戰，林彪部付出了傷亡一萬三千餘人的代價。
東北民主聯軍在東北地區發動的夏季攻勢結束了。
軍事科學院軍事歷史研究部編著《中國人民解放軍全國解放戰爭史》：「四平保衛戰，是中共中央從戰略全局出發，為配合與國民黨談判鬥爭，阻止國民黨軍擴大軍事進攻而進行的一次較大規模的城市防禦戰。在此次戰役中，東北民主聯軍在裝備較差的情況下，依托工事，英勇頑強地抗擊國民黨軍在飛機、坦克、大炮掩護下輪番瘋狂的進攻，殲滅了國民黨軍大量有生力量，顯示出東北民主聯軍的戰鬥力。」
至於四平攻堅失利的原因，長期以來爭論不斷，但所有的爭論似乎都過於具體而喪失了反思的力量。四平之戰結束十三天後，林彪給李天祐寫了一封信，信中所言值得注意：
……要把實事求是的原則，一切決定於條件的原則〔這個原則我同你談過〕，革命的效果主義的原則，實踐是正確與否的標準的原則，加以很好的認識……凡一切主觀主義的東西，無論他是美名勇敢或美名慎重，其結果都要造成損失，而得不到勝利的。
林彪部從四平全線撤退的那一天，南京國民黨政府最高法院發佈了「採取緊急措施」的訓令，其中的「緊急措施」之一是：全國通緝共匪首腦毛澤東。
此刻，毛澤東正在陝北近在咫尺的敵情中艱難地轉戰著。
這是一九四七年六月，是內戰正式爆發整整一年的日子。
如同毛澤東眼前綿延曲折的黃土山路一樣，此時中國的內戰前景依舊讓人捉摸不透。