插入锦北
9月中旬，锦州国民党军发现义县至锦州公路附近有解放军及地方部队活动，18日，九十三军急令城北的暂二十二师及蒙骑兵向义县方向扫荡，到达七里河时，受到九纵队二十七师八十团的阻击。此时，国民党在阜新方向也发现东北野战军南下迹象，即令北上扫荡部队退回葛王碑、薛家屯一带，担任前出警戒。暂二十二师驻薛家屯，蒙骑兵约1个团驻葛王碑。同时在锦州城西北方向，利用帽山的险峻地形和控制城北的有利条件，加修了1个连防御的独立要点，作为前出警戒阵地，派九十三军暂二十二师副师长赵景高（新任职尚未去义县），指挥军及各师工兵营，在此加紧施工。
薛家屯和帽山两地都远离锦州城北6公里以上，均处于孤立突出的位置，且对围攻锦州极为不利。为此，22日，东总决心以八纵队首长指挥八纵队、九纵队（两个师）、三纵队九师及炮纵以大胆的渗透动作，分割围歼葛王碑、薛家屯之国民党守军。同时，令七纵队出击高桥、西海口，做策应配合。
第八纵队由北线南下，于9月21日，到北镇地区，又连夜急行，22日，到达五台子地区集结。23日，制定了攻歼锦北守军的部署：九纵队以两个师至二道河子、英屯、尹家坟一带，以穿插渗透的战术，割裂城内与城北守军的联系，防止暂二十二师退回锦州或紫荆山，并阻击锦州守军出援。三纵队九师控制流水堡、温滴楼，为总预备队，主要策应九纵队作战。八纵队3个师主攻葛王碑、薛家屯，其二十四师配属炮纵炮兵，24日，黄昏出动，经齐家堡子进到葛王碑附近，以一部迅速插至葛王碑以南，防止守军退至薛家屯。炮纵炮兵进入上、下齐台集结。二十二师配属纵队炮营，于24日黄昏，在三角城子渡大凌河，25日4时前，进至富有屯、大业堡、羊草甸子，以主力配合二十四师攻打葛王碑，而后迅速南下主攻薛家屯；八纵队二十三师于24日黄昏，在石窗子渡大凌河，进至南双、曹屯、水泉、十五里屯之线，一部监视双羊店、大凌河甸子（今凌海市）方向的国民党军一八四师，主力于25日3时包围薛家屯，准备配合二十二师、二十三师攻歼守军。二十四师与二十二师的战斗分界线为铁路，铁路（不含）以西归二十四师，以东为二十二师，纵队指挥所进入大富屯。
24日18时，九纵队制定了插入锦北的部署：以二十五师1个团首先占领345、444高地，主力进至二道河子南之铁路、公路两侧五姓屯、营盘、邵屯之线。二十七师跟进，为纵队预备队，以1个团接二十五师守345高地，1个团至达子沿（今锦州西北达子营）西山准备增援。另1个团位于帽山屯、小石厂机动。二十六师以1个团插到葛王碑东南抓住守军，主力包围薛家屯。当夜，九纵队在义县西南地区全力向锦北地区开进。
九纵队二十五师的行动，要在国民党军的防御内横穿15公里，是这次穿插锦北的关键，全师进行了思想动员，派出了侦察员深入了解了情况，要求部队彻底清装，每个人要明确打法，一旦失去指挥，要灵活机动，各自为战。令各级指挥员靠前指挥，师长曾雍雅随七十三团尖兵八连跟进指挥，全师提出：“钻进去站住脚，就是胜利”的口号。24日黄昏，天下起了毛毛雨，二十五师隐蔽进至锦州西北的大胜堡，避开大路，沿老虎沟再向东穿插，老虎沟是两大山中的一条山谷小道，地形险要，但国民党军防守不严，22时15分，进入老虎沟后，被地方保安部队发现，师先头七十三团经15分钟战斗，迅速解除。七十四团在七十三团的右翼抢占了老虎沟附近的观音洞山等高地，以掩护七十三团的行动，走出大山在二郎洞村两个团会合，分头向预定目标急进，七十三团直插亮马山、营盘一线，七十四团分别抢占锦北达子营、五姓屯、白老户屯各点，七十五团为预备队跟进，占领帽山以东何家屯、富有屯。25日6时，七十三团到达指定位置，国民党守军1个连在睡梦中当了俘虏。二十五师师长曾雍雅向东总报告了情况：“我师各部已到达指定位置，与敌激战中”，东总回电：“你们已到指定位置，甚慰！望赶筑工事、站住脚，坚决堵住南逃北援之敌。”
二十六师于24日23时，由大茂堡进至温滴楼后，七十六团直插葛王碑与薛家屯之间，到达薛家屯以东李相屯、十五里屯一线预定位置。七十八团于25日凌晨2点，通过流水堡南沟，其三营1个排占领车站，团主力到达薛家屯以南大屯附近，在公、铁路以西梯次配备了两个营，占领阵地，准备阻击锦州方向来援。
二十七师在二十五师后跟进，七十九团肃清观音洞山、二郎洞山国民党军守军，向市区警戒，八十团、八十一团合力对帽山形成包围，并切断了帽山守军南去的退路，25日天亮时，八纵队、九纵队已全部到达指定的位置。
国民党守帽山的工兵分队，在24日夜睡梦中遭到攻击，部分人员退到工事中据守，其指挥官暂二十二师副师长赵景高逃回市内。
同时，在五姓屯、葛王碑、薛家等地的守军均遭袭击，觉察到锦北地区出现了情况，25日，为稳定防御，以六兵团一八四师协同暂二十二师，在飞机和坦克的配合下，向锦北一线全面发动了进攻，企图将插入的解放军部队驱逐出锦北地区。
在薛家屯方向，九纵队二十六师七十八团击退了国民党军2个连的试探性攻击。同时，八纵队二十四师向葛王碑守军发起了攻击，歼国民党军6个连。14时，薛家屯守军见待援无望，便向锦州方向突围，由于八纵队二十三师六十九团未形成纵深梯次部署，使突围得逞，在飞机的掩护下，骑兵在前步兵在后，以羊群战术向南突击，但又遭到九纵队二十六师七十八团的顽强阻击，国民党军曾一度突入阵地，七十八团动用了预备队，最终封闭了突破口，在八纵队二十四、二十三师等追击部队的配合下，除少数骑兵跑掉，南逃的2000多人被歼，骑兵团团长王耀云被俘。在大薛至营盘之间2公里的公路两旁，水泡子和沟里到处都是国民党军的尸体和战马，国民党军锦北的前进触角被打掉了。
白老户屯战斗遗址
在亮甲山屯，九纵队二十五师七十三团奋战一天，先后击退了国民党军1个团兵力的7次大的进攻，在国民党军的炮火下，该团五连的机枪手被炮弹炸起的土埋了7次，但炮火一停，马上组织射击，牢牢守住了公路，并配合七十五团和二十六师堵住了从薛家屯外逃的国民党军。
白老户屯，据说最早是由白姓人家在此居住而得名，位于城北锦朝（阳）公路的东侧，西与五姓屯隔路相望，西南靠近配水池要点，东北为大疙瘩据点。25日凌晨，九纵队二十五师七十四团一连隐蔽进至此地，天亮时国民党军发现后，组织了约1个团的兵力，在飞机坦克的掩护下发起进攻，在连长陈学良、指导员田广文的带领下，全连打退了国民党军15次冲锋，在三排八班的阵地上，只剩下战士姚湘云，10多个国民党兵围上来，逼他投降，他拉响了手榴弹，与之同归于尽。战至最后，全连只剩下37个人，撤到了村内西北处的一个院落中，以院子为据点继续坚守，国民党军包围了院子，但打不进去，于是就放火烧，战士们就在火中打，国民党军又把机枪架在院子大门口，向院内射击，战士们用掷弹筒把机枪打掉。全连的子弹打光了，手榴弹也没有了，战士们烧毁了文件，砸了手表和武器，准备和国民党军同归于尽，黄昏时增援部队赶到，全连胜利突围，战后一连荣获“白老虎连”称号，得“死打硬拼”奖旗一面，连长、指导员分别荣立三大功，并获“战斗英雄”称号。“白老虎连”当年战斗的遗址，如今依然保留完好，1963年9月30日，被定为省级文物保护单位。
25日，蔡家滴楼暂二十二师一团1个连在九纵队的打击下，逃向帽山与守军会合，九纵队二十七师对帽山形成围攻之势。26日，锦州城内的国民党军约1个营向二郎洞九纵队二十五师阵地发起攻击，经二十五师及二十六师一部的共同反击，退回城内，九纵队缴获坦克1辆。至此，八纵队、九纵队已占领了锦州北部地区，逼向国民党军外围据点。
抢占高桥
为了策应锦北作战，东总令在八、九纵队歼灭锦州城北暂二十二师的同时，七纵队南下夺占高桥、西海口，以此来牵制锦西守军，切断锦州守军的退路。高桥位于锦州与锦西之间的北宁路上，原为国民党新八军第八十八师驻守，后去锦州飞机场（1个团）接防。9月17日，新八军暂五十四师由锦州大凌河一线移驻高桥，暂五十四师师直驻高桥城内及车站。25日，锦州北战事紧张，暂五十四师留下1个营的兵力，主力撤回锦州。当夜，七纵队以突然的行动越过大凌河，进至紫荆山以南宿营，派出1个营佯攻紫荆山，麻痹高桥守军。
为配合七纵队的行动，东总令兴城附近的四纵队十二师隐蔽进至塔山，截堵高桥守军南逃，但塔山守军暂六十二师，未做抵抗主力退回了锦西。
27日拂晓，七纵队十九师出击高桥及西海口，歼高桥国民党军1个连，其余逃向塔山，又歼西海口警察70多人。13时，塔山国民党军来援，被十九师五十六团击退。此时，四纵队正准备攻打兴城，由于十师攻城准备未完成，改为29日进行。为防锦西国民党军向兴城增援，28日，四纵队十二师南下至锦西与兴城之间的砬子山。七纵队二十师六十团、十九师五十六团、五十七团及师山炮营接替十二师在塔山的防务，向锦西方向警戒，并作出攻击的姿态，使锦西国民党军不敢贸然行动。夺占高桥地区，切断了锦州与锦西间的联系，使两地防御体系被割裂。29日，四纵队攻克了兴城，其一部转回高桥，接替七纵队的防务，七纵队移向锦州南侧地区，准备攻打锦州。
攻克绥中
绥中位于兴城南，南距渤海15公里，北部为丘陵地，城南平坦，绥中城为一老城堡，北面城墙为方形，南面城墙略呈半圆形，设西、南、东三门，城墙砌筑外砖内石，中间填土，高约10米，厚约5米，1943年曾被拆去部分，现又进行了整修，城墙上筑有碉堡22个，掩体60个，城墙周围50米以内的房屋已被全部拆除。城西南的羊奶山，离城约1公里，在山上修筑了坚固的子母碉堡群，是城外围的一个制高点。绥中守军为国民党暂六十师二团及民众自卫队约有2600人，二团团直及二营驻城里东关，一营驻南门外车站，三营驻羊奶山，自卫队守北关及外围据点。9月12日，独立四师十团攻占了绥中西10余公里的荒地火车站，破坏了前卫至荒地间的铁路。13日夜，十二团袭击了城南两公里的桃花屯据点，歼灭自卫队一部，城内守军3次出兵反击，均被击退，从城南完成了对绥中的包围。18日，独立八师、六师到达绥中城东北，于西关平顶山与羊奶山之间各插入1个团。9月22日，二兵团决定：拟以3个独立师（欠5个营）攻打绥中，以独立八师二十四团一部继续包围白庙子守军，热东军分区两个独立团（4个营）于24日到达前卫、前所间破路，并向前所方向警戒。
24日，第二兵团制定了攻打绥中部署：战斗分两个阶段，第一阶段，歼灭城外守军，独立六师攻歼羊奶山，同时以1个团插入羊奶山与西关间，断其退路，阻击增援。独立四师攻占城南车站，以1个团插入南关与火车站间，另两个团位于城西南为总预备队。独立八师以1个团突破北关。第二阶段歼灭城内及东关之守军，独立六师从城西，独立四师从城南各打开一个突破口，独立八师在城北相机突破，同时以冀察热辽军区炮兵旅配属各师战斗，攻城指挥所位于152高地东北山。
27日拂晓，绥中外围战斗开始，独立六师十七团一、二营攻打平顶山时，由于没能压制国民党军的火力，冲锋一度受阻，伤亡较大，这时炮兵校射成功，加大了突破能力，爆破组炸开了障碍，很快攻占了平顶山1、2号地堡群，歼守军1个连。十六团攻打羊奶山中，攻占了3、4号地堡群，在攻打5号地堡群时，三营伤亡较大，由二营接替继续攻击，突击班战士邢文治在炮火的掩护下，连续爆破7次，炸毁了地堡群外围的暗壕和鹿砦，用7包约40公斤的炸药和手榴弹，炸毁了母堡，邢文治被埋在了0．3米深的土中，耳朵被震聋了，下巴震掉了，他爬起来又投入了战斗。至28日晨，各部队已扫清了外围的大部分据点，独立四师十团、十二团进至了城东南和南面，独立六师十七团二营进到西门附近构筑工事，十八团进到韩家洼子。独立八师进占了城东北方向，车站及北关之守军，大部逃回城内，只有独立六师十七团二、三营继续围攻羊奶山据点。此时的绥中城，已处在四面包围之中，国民党守卫部队在城墙上放置了沙袋，架设了轻重机枪，3个城门都用沙袋子堵起来，重点防守南门和东门，只在西门处有一条地下交通沟可进入城内。7时总攻开始，炮火在城上打开了突破口，独立四师十团一营一连二排冒着炮火和守军火力的威胁，登上城东南缺口，抢占了魁星楼制高点，一营乘势突人城内展开巷战。
十二团一营尖刀二连，在南面城墙上竖起了由3个梯子相接的大木梯，在各种火力的掩护下，登城成功。独立八师二十二团、二十三团在城北、城东方向助攻，牵制守军，在炮兵旅的配合下，相机打开了城北的突破口，攻入城内。9时55分，各部进入城里，守军纷纷撤至城内的道院、清真寺和上帝庙，一部向西逃跑被歼，暂六十师二团团长见势不妙扮成伙夫，带随从人员从一大院的便门外逃，不久被俘获，被俘后给羊奶山国民党守军下达了手令：
“战局已至，已无法挽救，各营放下武器”，战至12时，绥中被攻占，守军被全歼。
解放兴城
兴城是北宁线上的一座古城，城为正方形，周围3274米，城墙高9米，城底宽6．5米，顶宽5米，城墙为外砖里石，中间以土夯实，城墙上修有垛口，四角筑炮台，设4门，门外有瓮城，城中心建有钟鼓楼。此时，兴城附近有守军约两个师的兵力，由于与锦西相距只有18公里，兴城北的砬子山是两点间的制高点，海拔高302．5米，可控制两地，山的西、南侧为绝壁，易守难攻。由于有部队驻防，基本上使两地连成一体。21日，独立六师、八师撤围转向绥中方向后，四纵队奉命隐蔽到达了兴城以东地区。