解放战争进入第三年，敌我力量的对比及战争形势，出现了重大变化。到1948年秋，解放军已发展到280万人，其中野战军149万人。全军经过战争的锻炼，新式整军运动和政治、经济、军事民主运动，军事技术和政治觉悟大大提高；改善了装备，组成了炮兵和工兵，提高了攻坚能力，取得了打阵地战的经验。解放区相继连成一片，面积达235.5万平方公里，占全国总面积的25%。人口16800万，占全国总人口的37%，解放区可以联合作战，形成对国民党军的包围；解放区内基本完成了土地改革，后方巩固，翻身农民革命积极性空前高涨，努力生产，支援前线，为战略决战奠定了良好的基础。在这种形势下，1948年7月14日，中共中央军委规定解放战争第三年歼敌正规军128个旅（师）左右，把战争继续扩大和深入到国民党统治区，为此，要求全军在第三年准备打更大规模的歼灭战，仍然全部在长江以北和华北、东北作战。
而这时，国民党军已下降到365万人，由于大批部队担任守备任务，可用于第一线的兵力仅有170万，虽然还统治着全国的四分之三地区和三分之二的人口，但是由于四面楚歌，在政治上已经极端的孤立。国民党军队不得不放弃“全面防御”而进行所谓的“重点防御”。
解放军与国民党军进行战略决战的时机已经成熟。就在这个时候，国民党于1948年8月，在南京召开军事会议，确定了“撤退东北，巩固华北，确保华中，经营华南”，坚持沈阳到10月底，以观时局发展，原则上不放弃沈阳，同时亦作撤退准备的作战方针。
1948年8月，国民党军被迫采取重点防御后，以第二绥靖区部队11万余人守备战略要地济南，并准备以徐州地区17万兵力随时北援。
解放军华东野战军，采取“攻济打援”的方针，以7个纵队和14万地方武装攻打济南，以8个纵队（含中原野战军1个纵队）共18万人，准备阻击徐州援敌。1948年9月16日晚，解放军发起对济南总攻击，激战8昼夜，于24日攻克济南，除国民党政府整编第九十六军军长吴化文率部起义外，全歼守敌10万余人，俘第二绥靖区司令官王耀武、副司令牟仲衍。济南战役揭开了战略决战的序幕。
辽沈战役
中共中央对战争的形势做了科学的分析，决战的方向首先指向东北战场。东北战场解放军主力有70万人，国民党军卫立煌集团共有55万人（其中正规军48万人）分别收缩在长春、沈阳和锦州3个孤立的地区。中共中央和毛泽东从全国战局出发，为辽沈战役制定了主力部队南下北宁线（今京沈铁路），攻克锦州，封闭国民党在东北，“关门打狗”的战略方针。1948年9月12日，东北野战军先头部队到达北宁线，会同南线部队，开始包围绥中、光城、义县，辽沈战役正式打响。10月1日，全歼义县、兴城、绥中之敌，主力部队包围锦州。蒋介石急忙从华北、山东海运来7个师，加上锦西、葫芦岛守敌4个师，组成东进兵团，10月10日，攻打解放军的塔山阵地。
解放军阻击部队经过6昼夜的浴血奋战，胜利完成了塔山阻击战的任务；蒋介石又急令驻沈阳的廖耀湘第九兵团11个师及3个旅兵力，组成西进兵团，驰援锦州，被阻击于黑山、大虎山地区不得前进。14日，东北野战军对锦州发起总攻，激战31小时，全歼守敌，俘东北“剿总”副司令范汉杰、第六兵团司令卢浚泉以下10万余人。17日，被围困在长春的国民党六十军的2.6万人，在军长曾泽生率领下起义：19日，东北“剿总”副司令郑洞国率领其余守军投诚，长春宣告解放，辽沈战役第一阶段结束。东北野战军攻克锦州后，回师北上，于10月26日，在黑山、大虎山、新民等地包围了廖耀湘兵团，激战2天1夜，全歼国民党军10万余人，俘兵团司令廖耀湘、军长李涛、白凤武、郑廷笈等。辽沈战役第二阶段结束。东北野战军乘胜前进，于11月2日，解放沈阳，第八兵团司令周福成被迫投降，国民党军24.9万余人被歼。营口52军残敌1万余人入海逃跑，11月2日，解放营口，辽沈战役第三阶段胜利结束。
辽沈战役前后历时52天，歼敌47万余人，解放了东北全境，并取得了大规模歼敌的经验；获得了具有一定工农业基础的大后方；为解放华北、全中国准备了条件。辽沈战役的胜利，使人民解放军的发展进入了一个新的转折点。为了适应战略决战的形势，1948年11月1日，中共中央军委根据“九月会议”的决定，把原各大战略区的部队划分为野战部队、地方部队和游击队3类。随后，西北、中原、华东、东北野战军，分别改为第一、第二、第三、第四野战军，华北野战军直属总部。
淮海战役
英勇的解放军为了消灭国民党南线主力军，造成进军江南的条件，继辽沈战役之后，立即进行淮海战役。战役前，集结在淮海地区的国民党军队有徐州“剿总”司令官刘峙、副司令杜聿明指挥下的4个兵团和3个绥靖区部队，以后又由华中调来增援的1个兵团，共80万人。解放军华东野战军16个纵队、中原野战军7个纵队及中原、华东、华北一部分地方武装60余万人。中共中央决定由邓小平、刘伯承、陈毅、粟裕、谭震林组成总前委，邓小平为书记，统筹和领导淮海战役。淮海战役是在以徐州为中心，东起海州，西以商丘，北起临城（今薛城），南达淮河的广大地区展开的。遵照中共中央和毛泽东的指示，在广大人民的支援下，于1948年1月6日，发起一次具有决定性的决战。
整个战役分3个阶段进行。第一阶段，从11月6日至22日，人民解放军在徐州以东新安镇、碾庄地区围歼黄伯韬兵团。战役开始，华东野战军在中原野战军配合下，兵分3路南下，对黄伯韬兵团采取战略包抄。8日，国民党第三绥靖区副司令何基沣、张克侠率领2个军部、3个半师共2.3万人，在台儿庄、枣庄地区起义；徐州北大门洞开，解放军乘机插入，切断黄伯韬兵团的退路，黄伯韬兵团1个师在曹八集，第六十三军在窑湾被歼；兵团司令部和4个军被包围在纵横不到20华里的碾庄地区。12日，解放军发起总攻，22日，全歼黄伯韬兵团10万人，黄伯韬本人自杀毙命。第一阶段共歼敌17.8万人，并切断敌人从海上的逃路，形成对徐州之包围，兵临江淮之势。
淮海战役第二阶段，从11月23日至12月15日，主要目标是歼灭比较突出的孤立的黄维兵团。中原野战军主力在华东野战军配合下，于11月24日，将黄维兵团包围在宿县以南的双堆集地区。杜聿明率邱清泉、李弥、孙元良等弃守徐州援黄维，12月4日，被包围在徐州西南陈官庄。12月6日至15日，中原野战军及华东野战军一部发动对黄维兵团的总攻击，全歼该兵团11.5万人，并生俘黄维。杜聿明部则由此陷入了彻底孤立。第三阶段，从1月6日，人民解放军向青龙集、陈官庄被围的国民党军发起总攻，至10日上午10时，全歼邱清泉、李弥两兵团25万人，生俘杜聿明，击毙邱清泉，李弥只身逃走。
淮海战役历时65天，共歼敌65.5万人，基本解放了长江以北的华东、中原地区，为渡江作战，直捣国民党的统治中心南京，解放大上海创造了有利条件。
平津战役
当辽沈战役刚结束，淮海战役方酣之际，从1948年11月29日至1949年1月31日，解放军在华北地区发动一场重要的战略决战。战前，华北战场傅作义集团60万兵力，摆在北平为中心的张家口、新保安、天津、塘沽，从西到东形成“一”字长蛇阵，在辽沈、淮海战役震动之下，已成惊弓之鸟。
按中共中央部署，由林彪、罗荣桓、聂荣臻组成总前委，领导这一战役。第一阶段，从1948年11月29日至12月21日，华北野战军2个兵团及东北野战军一部，将国民党7个师、2个骑兵旅分别包围于张家口、新保安两地，采取“围而不打”的方针。东北野战军秘密入关进至平津之间，采取“隔而不围”的方针。11月29日，东北军攻打张家口，揭开平津战役的序幕。并以“声西掩东”的作战方式，直到12月22日，东北野战军80万全部入关准备完毕。
平津战役第二阶段，从12月22日至1949年1月15日，采取“先打两头，后取中间”的作战方针。第一步，于12月22日攻克新保安；24日，解放张家口，解决包头；第二步，于1949年1月14日，向坚固设防、拒不投降的天津之敌，展开攻坚战，经29小时的激战，全歼守敌13万人，生俘天津警备司令陈长捷，宣告天津解放。第三阶段，从1949年1月22日至31日，和平解放北平。北平守敌20万人，处于90万人民解放军的包围之下，完全陷入欲战不能，欲逃无路的绝境。傅作义虽与我方已开始谈判，但仍犹豫观望。1月16日，平津前线司令部向傅作义提出和平解放北平的最后通牒。在此期间，北平地下党亦进行有力地配合。由于中共和平政策的感召和兵临城下形势所迫，傅作义接受和平改编。1月31日，解放军接管北平，北平实现和平解放，至此，平津战役胜利结束。
平津战役历时58天，共歼灭和改编国民党军52万人。华北地区除太原、大同、归绥、新乡、安阳几个孤立据点外，全部解放。使东北、华北解放区连成一片，成为全国解放战争的战略后方。9月15日，绥远国民党军在董其武率领下，通电起义，接受改编。
据不完全统计，三大战役，参战的民工539万人，出动的担架10万多副，大小车80多万辆，支援粮食10亿斤等。三大战役历时一共4个月19天，歼敌154万人，国民党赖以生存的军事力量几乎丧失殆尽，国民党政府无法摆脱灭顶之灾，新民主主义革命的胜利已在眼前。