果然，正如毛泽东所预料的那样，3 月下旬后蒋介石命令东北行营加紧进兵，在东北行营的指挥下，东北国民党军不顾大雨和道路泥泞疯狂向北推进。
3 月18日起，国民党军按计划开始向沈阳外围发动进攻。18日，新6 军除以第2U7 师留守沈阳苏家屯外，其主力第14师和新22师分别由苏家屯向南。由辽中向东进军。21日占领辽阳。19日，进占沈阳的第52军以其主力第2 和第25两个师沿浑河两岸东进抚顺，遭东北民主联军阻击。山东第1 师、万毅纵队及第3 师第7 旅于抚顺西北的肥牛屯、莲岛湾地区，打击了第25师，歼其2000余人。21日，东北民主联军部主动撤出抚顺。22日，第52军占领抚顺，第25师随即调头南犯，与新6 军合攻本溪。
在向南满进攻的同时，国民党军新1 军沿中长铁路线向北进攻；第71军主力向康平、法库进攻。
3 月19日，新1 军新30、新50师分别北犯铁岭，新38师也尾随跟进。东北民主联军根据既定作战方针，除主力迅速向四平西南和东南地区集结外，以第3 师第10旅首先在铁岭附近迟滞新1 军前进，3 月23日下午，东北民主联军第10旅第30团在铁岭以南的辽海屯一带与新30师一部激战3 小时，即撤出战斗。3 月24日，双方在铁岭车站附近发生争夺战后，新30师占领铁岭。3 月25、26两日，第10旅先后阻击新30师于铁岭以北、开原以南的中固、孙家台、二台子等地，予其以较大杀伤。新1 军之新50师于27日占领开原车站。第10旅第28团在清河铁桥附近与南十社一带歼其Zbo 余名，又将渡过清河的第50师一个连全部歼灭。国民党军于30日进占开原，第10旅第四团在开原以北马千总台与马仲河一带，冒雨继续阻击，节节抗击。
此时，东北民主联军在开原以北地区部队，仅有第3 师第7 、第10旅。由抚顺作战后向中长路转移的万毅纵队及第1 师尚在西丰以西国民党军侧后，因连日大雨，行军受阻，无法与西满的两个旅集中作战。为拖住敌人，万毅纵队第10旅一部，暂在开原、铁岭间进行袭击。由于国民党军主力在南满，故东北民主联军决定将作战重点放在北面，牵制南满。调南满之第3 纵队第7 旅及保3 旅一部北移铁岭以东、抚顺以北地区，以便集中兵力，在四平地区作战。正面则以第3 师第7 旅在四平以南进行阻击。以掩护主力集中。
林彪是4 月4 日带领指挥部到达四平的。当天晚上他致电黄克诚、李富春，指出：我此刻已到四平，对情况尚不了解，明天南去侦察地形。此次集中近六个旅的兵力，拟坚决与敌决一死战。望以种种方法振奋军心，一定要争取胜利，以奠定东北局面。请将此报即转东北局与中央。
黄克诚收到林彪的电报后，立即转报中共中央和东北局和新四军3 师各部队。电文曰：林总已到四平街，决心在四平地区与顽军决一死战，打垮顽军进攻，以奠定东北局面，……因此四平地区的战斗，是决定现在和将来局势变化的关健。必须动员全体军人在林总司令决一死战的决心下，以最高度的勇气和牺牲精神来进行作战。不惜任何牺牲和疲劳来达成争取决战胜利的光荣任务。
4 月5 日，林彪亲自绕四平转了一圈，对四平地形心中有了数。当日再告中共中央和东北局：原预定于情况许可下，则利用双庙子以南山地歼敌。如果兵力来不及反击时，则决心死守四平，主力突击侧后。此间已在进行守城布置。
毛泽东收到林彪的电报后，于6 日发电林彪、彭真，指出：集中6 个旅在四平地区歼灭敌人，非常正确。党内如有动摇情绪，哪怕是微小的，均须坚决克服。希望你们在四平方面，能以多日反复肉搏战斗，歼敌北进部队的全部或大部，我军即有数千伤亡，亦所不惜……如我能在三个月至半年内组织多次得力战斗，歼灭进攻之敌兵至9 个师，即可锻炼自己，挫折敌人，开辟光明前途。为达此目的，必须准备数万人伤亡。
要有决心付出此项代价，才能打得出新局面。而在当前数日内，争取四平、本溪两个胜仗，则是关键。
毛泽东的决心如此之大，对林彪等民主联军将领和指挥员是一个很大的鼓舞。自进入东北以来，部队一路后撤，没打上一个像样的仗，上上下下气都不顺。即使是秀水河子一仗，打得那么费劲，伤亡了不少老战士、老骨干，这口气一直没有出得来。这次在四平就是要摆开架势与蒋介石的美械部队大战一场，让他们也知道一下“老八路”的厉害。
为了打好四平防御这一仗，林彪首先调整部队，部署四平外围作战。命令万毅纵队、第1 师及第3 师第8 旅主力迅速到达昌图西北地区集结。
4 月7 日，占领昌图的国民党新1 军在东北保安副司令长官梁华盛指挥下沿中长铁路向东北进攻。新1 军是国民党“五大主力”之一。该军军长孙立人在第一次远征缅甸作战中，担任新38师师长，亲率小部人马将英军数千人从日军重围中救出。后在反攻缅北的作战中，大量歼灭日军精锐，被英美军方称之为“东方隆美尔”。这支部队和新6 军共为国民党军中装备最精良的部队，军官和士兵中青年学生较多，文化素质也较高，全军上下都是由美国人在印度兰你一方训练出来的，部队战斗力较强，火力十分猛烈。在缅印作战中，素有“常胜军”之美称。此时军长孙立人还在英国接受英国女王的授勋，军中一切主要由梁华盛主持。
4 月8 日晚，东总集中12个团向此时已深人兴隆泉、柳条沟、兴隆岭之新38师进击，激战一夜，歼新38师4 个整连。同时，第7 旅一部在朝阳堡攻击新50师1 个团，歼其一部。两次战斗共歼灭1200余人，俘营长以下350 人。给予新1 军以首次重创。
这次战斗，给予新1 军很大震动，梁华盛向郑洞国通报情况称：4 月8 日占领四平街根本行不通，“越前进越感到兵力不足”，请求援兵巩固侧翼安全。
与此同时，向泉头车站攻击的新1 军第50师也遭到我军的阻击，连攻7 天7 夜未能得手，8 日晚又遭第7 旅打击，伤亡甚重，便在第7 放阵地外围构筑工事，对第7 旅形成半圆形包围态势。4 月11日，新50师兵分5 路，每路以1 个营兵力，在猛烈炮火掩护下发起进攻。我第20团予以顽强阻击，在完成泉头车站守备任务、阻击并削弱新50师后，傍晚主动撤离泉头阵地，按预定计划向北转移，另以第19团在红牛哨以南沿线阻击国民党军。
4 月13日，中共中央致电林彪、彭真指出：马歇尔有于文日（12日）动身来华说。马到华后东北可能停战，国方必于数日内尽力攻夺四平、本溪以利谈判。惰况如何望告。
林彪立即按中央指示对坚守四平、本溪做了部署。
就在新1 军沿中长路向四平以南进攻的同时，其北犯的第71军第87、第91师，企图绕道八面城迂回四平。71军的装备在国民党军中也属上乘。然而，民主联军已在此张开了“口袋”。4 月9 日，林彪令独立旅第3 团与配属的第13团及1 个大队从康平迅速赶往金家屯截击。10日，歼其230 人。11日后，独立旅第3 团、第24旅第70团（属第10旅指挥）等部队，沿金家屯以北公路节节抗击，诱敌深人。以日，第10旅和独立旅特务1 团投入战斗，独立旅第3 团则迂回敌后，东北民主联军主力在兴隆泉歼灭新38师一部后，已在大洼、金山堡一带设伏。
4 月15日，国民党第力军87师一部行进至大洼的金山堡、秦家窝棚地区，中了民主联军的化装埋伏，未及发挥美式火力的威力，就被民主联军缴械。紧接着，民主联军第1 师。第3 师第10旅、第8 旅、万毅纵队3 个团、独立旅第3 团，辽西工人教导团等14个团的兵力，向第87师展开猛攻。经一夜激战，第幼师大部被歼。增援来的敌91师一部被独立旅第3 团等部击溃。此役，共歼灭国民党71军中4400余人。缴获汽车30余辆，各种炮31门，机枪136 挺，步枪1241支及大量军用物资。
此次战斗，是民主联军后退条件下打的又一个胜仗，是运动中歼敌的典型战例。在作战中林彪的战术原则中的“一点两面”战术得到了运用。此战伤亡少，缴获大，受到了林彪的嘉奖。
大洼、金山堡战斗后，东北民主联军又于4 月21日在四平西南的马家店歼灭敌91师一个营，歼其80余人。
正当上述地区国共双方激战正酣之时，马林诺夫斯基元帅和苏军总部撤离长春市。就在苏军撤走之前，苏军与东北局达成默契，要民主联军乘机进占长春，苏军还下令所有的工矿企业放假一周，并通知在长春的大批日侨呆在家中不要外出。
到底占不占长春呢？东北局在如此重大的问题上理所当然地要请示中共中央。但是林彪部对攻占长春持有异议。4 月＊日，他在致东北局和中共中央的电报中鉴于蒋介石继续增兵东北的实际指出：“我固守四年和夺取长春的可能性和东北和平迅速实现的可能性均不大。因此我的方针应以消灭敌人为主，而不是保卫城市，以免被迫作战。
毛泽东于12日复电同意林彪这一意见。但是其间自接到了周恩来从重庆来电报告国民党谈判代表陈诚改变了原来所坚持的东北不属于和谈范围的态度，开始赞成东北停战维持现状的情况，并建议我军夺取长春以利于和谈的情报后，毛泽东又开始考虑能否攻占长春等大城市的问题了。于是，他向林彪。彭真转达了周恩来的电报，并询问攻打长春、哈尔滨有否把握？
林彪和彭真领会了毛泽东的意图，即于14日电示吉林军区司令员周保中，对进攻长春市作了部署。
长春为伪满洲国的政治、经济中心。1946年1 月，国民党政府依据《中苏友好同盟条约》接管了长春，并将东北行营设于长春，委派大批官员到长春任职。同时还将冀东的原伪满靖安军铁石部队的姜鹏飞所部空运到长春。他们搜罗伪满军、警、宪、特及股匪，鱼肉百姓，与进入东北的国民党军遥相呼应，不断蚕食解放区，哈尔滨、齐齐哈尔也为敌伪盘踞，等待国民党军北上接收。
按照中共中央关于保卫北满的指示，东北民主联军第7 师、第359 旅、第3 师第8 旅一部，在东、北、西、南满地方部队配合下，在四平保卫战的同时，于4 月18日至28日，连续解放了三市。
当时，长春守军有伪保安第2 、第4 总队sop 人，吉林省15个保安支队及1 个骑兵大队8000人，伪警察2500人，及由战败日军残部组织的一支部队，共2 万余人。其人数虽多，但系拼凑而成，散漫无斗志，内部矛盾极大。主力为姜鹏飞所率的保安第2 总队。市内除以建筑物构成主要据点外，重要路口均设有工事。守卫要点为中央银行、飞机场及南岭等。
东满军区（吉辽军区）司令员周保中、政治委员林枫按照东总要求，以杨国夫的第7 师担任主攻。计第20. 第21旅5 个团及第8 旅配属4 个营，约11万人，由杨国夫、刘其人指挥；北面及东北以曹里怀支队及第23旅二个团担任，计6000人，由曹里怀、谭甫仁指挥；南面及东南则由永吉、敦化、延吉各抽调1 个团担任，共4000余人，由贺庆积、邓飞指挥。
经数日激战，长春解放。此役，共毙伤敌伪军2000余人，俘伪保安第4 总队司令兼长春卫戍司令陈家桃市长赵君迈等1 万余人，其中日军200 余人。缴获飞机1 架，各种炮56门，机枪432 挺，长短枪1.157 万支，子弹110 万发。东北民主联军亦伤亡1700余人。
长春之战，东北民主联军推毁了国民党在东北的重要堡垒，解放了长春80万市民，极大地鼓舞了四平前线东北民主联军指战员，震撼了国民党军。
占领长春，使民主联军收获不小。黄克城曾说过：“国民党当局本以为苏军撤出东北会对他们有利，却未料到会促成我军得以进占大城市的局面，我军进占大城市后，装备得到很大改善，给养也不成问题了，给了部队以非常有利的休整、补充的时机。”
毛泽东得知民主联军占领长春的消息后，也十分欣慰，于4 月19日连发两电给东北局，指出：长春占领，对东北及全国大局有极大影响。望对有功将士传令嘉奖。并指示“东北局应迁长春。”“考虑于短期内召集东北人民代表会议成立东北自治政府问题。”彭真也回电报告：“对于长春，我们决定采取巩固与确保方针，争取成为我们的首都。”
4 月20日，毛泽东又一次致电东北局，指示说：“长春防御工事一概保留，准备于必要时把长春变为马德里。现在就要做此准备。”
东北民主联军解放长春后，于4 月24日以嫩江军区部队及第3 师特务团进击齐齐哈尔。25日晨，东北民主联军解放该市。俘匪首袁大衡、张伯全及伪市长以下1500余人，缴获坦克5 辆，机枪11挺、步、手枪1000余支。向东北及南面逃窜的1500余人亦被堵击歼灭。
4 月28日，东北民主联军又集中第359 旅、第7 师第19旅及龙江军区警卫第3 旅、松江军区独立第5 、第7 团等部攻克了哈尔滨。是役，共歼灭土匪、伪军5000余人。
东北民主联军解放长春、齐齐哈尔、哈尔滨三市，消除了北满腹地隐患，巩固了后方，配合和支援了四平前线作战，同时也促进了发动群众，建立巩固根据地工作的迅速开展。
在苏军从东北撤军，国民党军向东北大举进兵中蒋介石占了一点便宜，但是在其攻占战略要地四平时，又让民主联军占了先，而且又丢失了长春，这使得蒋介石十分恼怒。熊式辉军事上无能，范汉杰在东北国民党军将领中又没有威信，还得杜聿明来东北才能使人放心。而此时杜聿明已经切掉了一只肾，术后尚未痊愈。然而蒋介石顾不了这么多了，急忙指示这位爱将返回东北主持军事。杜聿明堪称“忠勇”之将，不顾大手术未愈之苦，于4 月16日返回沈阳，主持东北军事。
国民党军在向北进犯的同时，集中新6 军最精锐的新22师及第14师，第71军第88师，第94军第5 师，第52军第2.第25师共6 个师兵力向沈阳以南大举进攻。三四月间，先后占领了辽阳、抚顺、鞍山、海城、营口、大石桥等地后，又决定由第52军军长赵公武指挥其第25师、新6 军第14师及第60军第182 师第545 团，会攻本溪。
本溪距沈阳东南62公里，是东北的重要工业基地之一，南满的煤钢之都，沈阳的东南门户，战略位置十分重要。驻守本溪的为东北民主联军辽东军区程世才、萧华部。
为了保卫本溪、配合四平地区作战，辽东军区决定以第3 、第4 纵队和保安第3 旅等部队防守本溪。
4 月1 日后，国民党军第52军、新6 军等部分分别由抚顺和辽阳向本溪进攻。先后遭第7 、第8 、第9 旅所部的坚决反击，共伤亡17ho余人。
4 月7 日，国民党军向本溪发起第二次进攻。第3 纵队集中第7 、第9 两个旅。于黄昏迂回包围了第25师一个团。激战4 昼夜，共歼灭1800余人。第10旅主力协同第8 旅在本溪西北之姚千户屯、大英守屯。苏家屯东南长岭子地区，毙伤第14师副师长以下1380余人，俘600 余人。国民党军第二次进攻本溪计划再告失败。为增援四平作战，林彪令程世才率第3 纵队第7 、第8 旅于4 月20日北进四平。
4 月27日，国民党军对本溪发动了第三次进攻。辽东军区部队经顽强抵抗击退了国民党军多路进攻，并主动撤出战斗。5 月3 日，国民党军占领本溪。
本溪保卫战，共毙伤俘国民党军4000余人，减弱了其对四平进攻的力量；同时为东北民主联军向四平战场集结兵力争取了宝贵的时间。