廖耀湘兵团在东北野战的合围、穿插、分割之下，很快出现混乱。执行兵团战略前卫任务的第49军军长郑庭文直接向卫立煌报告。“南进受阻”。卫立煌接报后，即要郑率他的两个师和在他近旁的新6 军、新3 军各一个师退回沈阳。这样一来，廖耀湘兵团退营口之路便被关闭了。
廖耀湘兵团10万余人乱成一团。忽儿向锦州、忽儿向营口，忽儿向沈阳，陷入极大的混乱之中。
廖耀湘看到营口去不了，于历日决定东撤沈阳。他明知回沈阳要过三条大河，无疑是慢性自杀，但眼前只有这一条路，只好硬着头皮走下去。结果被解放军第5 、6 纵队候个正着。
10月26日凌晨，林、罗、刘根据廖耀湘兵团进退失据的情况，令东北野战军主力第10纵队和若干独立师，在黑山以东、大虎山东北，绕阳河以西、魏家窝棚以北，无梁殿以南120 平方公里地区内，对被合围的廖耀湘兵团展开最后的围歼战。第1 、2 、3 、10纵队及炮纵主力，由黑山正面从西向东突击；第5 、6 纵队跨北宁路由东向西突击；第8 、7 、9 纵队由大虎山以南向北突击。
林彪立即下令，哪里有枪声就往哪里打。凌晨3 时许开始，各纵队以高度机动灵活的战术，猛打、猛冲、猛追，趁敌混乱大胆穿插于敌各军之间，哪里有敌人就往哪里打，哪里枪声密集就向哪里集中。第3 纵队突人胡家窝棚，一举打垮了廖耀湘兵团指挥部，使其10万之军顿时失去了统一指挥。整个部队乱作一团，溃不成军。接着，向东勇猛穿插的各纵队又将新3 军、新1 军和新6 军军部打垮，使整个廖耀湘兵团分崩离析。
廖耀湘决定转移到新22师所在地唐家窝棚，据说那里的情况尚好一些，夜幕降临后，一直主张向营口撤退的廖耀湘决心动摇了，他一边越过大虎山到沈阳的铁路，一边考虑，是就地防御以待援，还是退沈阳。在到达新22师师部后，廖耀湘接到卫立煌要他迅速返回沈阳的电令。当夜，廖耀湘决定天明后由先头第49军等部，向老达房撤退。
到26日深夜，廖耀湘也顾不上保密了，急得在报话器上用明语呼喊：“部队到二道岗子集合。”
林、罗、刘立即手持蜡烛，在地图上找这个“二道岗子”，一下子找到了三个，并迅速判断是在新立屯附近的那一个，于是下令到那里去抓廖耀湘。
第二天清晨，企图退回沈阳的廖耀湘兵团先头部队，遭到了已进占厉家窝棚的东北野战军第6 纵队和向东疾追的第8 纵队的迎头痛击。
廖耀湘终于发觉退回沈阳的路也被截断了。他在后来的回忆中写道：“这真是四方八面被围得毫无缝隙。辽西兵团最后被全歼的命运已决定了。”
林彪在讲“四快一慢”战术时，曾经说：“敌人整个溃退了，离开了阵地，我们追击时要快。这是就不管三七二十一，也不管白天黑夜……追呀，这时应一面追击一面报告。如这时要准备呀，报告呀，敌人就会跑掉。”辽西会战体现了林彪这种“不管三七二十一”的战术。
原设伏于黑山、大虎山的阻击部队经过五天浴血奋战，胜利地阻止了廖兵团的前进。
当天，东北野战军全线出击，在黑山、大虎山、新民地区对国民党军展开了大规模围歼战。
在北平坐镇指挥的蒋介石得知这个消息后，伤心地说：“东北全军，似将陷于尽墨之命运。寸中焦虑，诚不知所止矣。”
蒋介石伤心得睡不着觉，惯于夜间工作的毛泽东，坐镇西柏坡运筹帷幄，得知这一喜讯，非常高兴，兴奋得昼夜无眠，他看到廖兵团被攻锦后尚未休整的东北野战军神速包围，不禁盛赞他们是“飞将军”。他当即提笔疾书，为新华社起草了一篇辽西战况的新闻电讯稿，起名（辽西前线27日17时急电）。毛泽东电讯稿中写道：“由沈阳进至辽西的蒋军五个军，已全部被我包围和击溃，我军俘敌数万，现正猛烈扩张战果中。此五个军，即新1 军，新3 军，新6 军，71军，49军，全部美械装备，由廖耀湘统率，在锦州作战时即由沈阳进至新民、彰武、新立屯地区。锦州攻克，长春解放，该敌走投无路，全部猖集黑山、北镇、打虎山地区，企图逃跑。我军迅移锦州得胜之师回头围歼，飞将军从天而降，使该敌逃跑也来不及。”
在18年前红军第二次反“围剿”胜利时，毛泽东在他所写的（渔家做）中有“飞将军自重霄入”的诗句。当时参加围歼国民党军的“飞将军”中，就有林彪、罗荣桓率领的红四军。在辽西会战的新闻稿中，毛泽东又盛赞林彪、罗荣桓、刘亚楼率领的东北野战军是“飞将军从天而降”，这一前一后两个“飞将军”，充分表现了他对林彪、罗荣桓所指挥的部队的满意之情。
毛泽东在新闻稿中接着写道：“从15日至25日11天内，匪首蒋介石三到沈阳，救锦州、救长春，救廖兵团，并且决定了所谓”总退却“，自己住在北平，每天睁起眼睛向东北看着。他看着失锦州，他看着失长春，现在他又看着廖兵团覆灭。总之有一条规则，蒋介石到什么地方，就是他的可耻事业的灭亡。我东北人民解放军全军现正举行全线进攻。”
这一天，东北野战军继续展开猛烈冲击。廖耀湘兵团各部或纷纷放下武器，或相继被歼。
经过两天的猛烈进攻，至10月28日5 时，东北野战军全歼廖兵团的5 个军共12个师约10万余人，其中包括号称蒋介石“五大主力”中的两支，即新1 军主力和新6 军全部。兵团司令官廖耀湘及他的4 名军长、13名正副师长等国民党高级将领被俘。
两昼夜，歼灭5 个军，在解放军历史上又创造了新的纪录。
被视为国民党精锐之师的偌大一个战略机动兵团，其中包括被吹嘘为“五大主力”的新1 军、新6 军，就这样全军覆没了。
天亮了，阳光洒在无遮无挡的辽西平原上。那上面已经开始结冰，但又被战火烧化了。大地一片狼藉，无论是田野还是村庄，无论是道路还是沟渠，到处都丢弃着廖耀湘兵团军用物资，那是全副的美械装备：闪光的钢盔，上着弹夹的冲锋枪，机关枪，高大的坦克、牵引车和重炮……
辽西窝棚多，围歼廖耀湘兵团就是在窝棚里渗透、穿插。围歼战斗结束时，各纵队难以立刻集结队伍，师、团位置非常分散、凌乱，不知道自己的部队在哪个窝棚里。东北野战军参谋长刘亚楼急得刻着标有纵队和各师位置的作战地图直挠后脑勺。
罗荣桓也焦急地说：“部队建制大乱，不利于统一行动，沈阳之敌眼看着就要往营口跑。”
林彪抓着一把炒黄豆，不动声色地说：“乱就乱吧，下一道总命令，全军各自向沈阳前进，同时传达到纵队和师团，乃至营连，不必集结。部队从原地同时出发。”
于是，当天，林彪命令辽宁军区速占辽河渡口，架桥，准备大军过辽河，进军沈阳。