国军增援锦州
锦州被围，范汉杰连连向南京求援，蒋介石深知锦州的重要，决心要救援锦州。9月16日，华东野战军根据中央军委的指示，以14万人攻城，以18万人打援，向济南发起了攻击，于24日攻克济南，开创了夺取国民党军10万重兵把守的大城市的先例。此时，蒋介石已不能顾及东北了，集中精力指挥济南作战，只是令卫立煌经北宁线向辽西出兵，以解救锦州之围，但卫立煌反对这一方案，没有执行蒋介石的命令。
9月24日，蒋介石调卫立煌去南京开会，专门研究援锦问题，卫立煌请求从关内派兵增援锦州，并保障北宁线的安全和畅通，当时遭到蒋介石的拒绝。蒋介石命令：空运四十九军增援锦州，并由沈阳派得力兵团向锦州攻击前进，以解锦州之围。26日，蒋介石又派参谋总长顾祝同和卫立煌乘飞机飞回沈阳，由顾祝同替卫立煌执行蒋介石的命令。
卫立煌回到沈阳连夜召开了附近的各军高级将领会议，传达了蒋介石的要旨，同意向锦州空运部队，但对派兵出援还是持不同意见，他说：目前解放军有主力部队在辽西走廊、彰武、新立屯一带，如从沈阳出兵援锦，中途必遭覆灭，正中解放军的围城打援之计。
现在派1个军空运锦州，已经是迫不得已了，要把沈阳主力拿出来，置沈阳于不顾，这是失策的。卫立煌希望能由华北增兵葫芦岛，再由锦西增援锦州，为此，决定在葫芦岛设立东北“剿总”指挥所，由东北“剿总”副总司令陈铁、副参谋长彭杰如任指挥所的正、副主任，统一指挥葫芦岛地区援锦部队。
卫立煌又找到廖耀湘商量对策，廖耀湘经认真分析后提出了另一个方案，沈阳主力经牛庄占营口，而后再向锦州增援。廖耀湘说：现辽南地区没有解放军的部队，原有的四纵队已开往锦州了，而国民党军大部分都在沈阳、新民附近，很容易向辽中集中，由辽中经牛庄向营口，只有一天的行程，路途不会遇到大的抵抗。
占营口还可以保障海上交通不间断，从海上增兵葫芦岛，也可由大洼经盘山、沟帮子、北镇，出击锦州、义县解放军之侧背。卫立煌听了，表示同意这个意见，又找到顾祝同进一步述说其理由，顾祝同却说：
总统的命令，不是将沈阳主力如何安全撤退的问题，而是要你们出兵辽西，东西对进，以解锦州之围的问题。廖耀湘又指着地图的地形对顾祝同说：东北解放军很可能围城打援，如锦西、葫芦岛守军未会合，沈阳主力单独向辽西推进，要背三条大水（辽河、绕阳河、大凌河），有节节被截断、分割包围、各个击破的危险，出击营口同样会达到增援锦州的目的。
卫立煌又插话说：按总统的办法，很可能锦州未救援，先送掉了沈阳主力。这次，顾祝同听了卫立煌和廖耀湘的意见，未再断然拒绝，答应将上述意见立即电报蒋介石。9月27日，蒋介石回电，仍按原命令执行，于是卫立煌、廖耀湘再次找到顾祝同，请他再向蒋介石进谏，卫立煌解释说：我不是不愿执行总统的命令，也不是不愿行动，只是在空间和时间上，如何配合的问题。我们只要求在葫芦岛与锦州的部队会合后，东西方向同时对进，以避免被解放军各个击破。顾祝同却说：我是奉命来监督执行命令的，我不能再向总统说话，总统命你们立即行动。
卫立煌气急地说：单独出辽西，一定会全军覆灭！你不信，我俩就打个赌，画个十字。最后弄得大家谁也没说服谁，不欢而散。29日，顾祝同又找廖耀湘个别谈，仍没能说服廖耀湘，第二天回到南京，向蒋介石如实做了汇报，蒋介石听了非常气愤，9月30日，飞到北平，10月1日，在华北“剿总”司令部召开了会议，决定马上从华北抽六十二军、九十二军（以后只去了一个师）、独立九十五师、烟台的三十九军两个师，连同葫芦岛的4个师组成“东进兵团”，由十七兵团司令官侯镜如统一指挥，增援锦州。
10月2日，义县守军被歼后，蒋介石马上飞到沈阳，下午4时，在东北“剿总”司令部四楼举行军事会议，蒋介石亲自主持，参加会议的有：顾祝同、国民党联勤总司令郭忏、空军总司令周至柔、卫立煌、赵家骧、周福成、廖耀湘、新一军军长潘裕昆、新三军军长龙天武、新六军军长李涛、五十二军军长刘玉章、七十一军军长向凤武、四十九军军长郑庭笈（第六军军长罗又伦在北平养病未到）等，首先由东北“剿总”参谋长赵家骧报告了锦州、长春、沈阳的情况，他说：围攻锦州的是解放军主力，要解锦州之围，最好是从关内调有力的部队，在葫芦岛登陆，既可解锦州之围，沈阳防务也可确保无患，是一举两得的上策。
卫立煌同意这个意见，廖耀湘坚持先占营口，再救锦州，蒋介石听了各方面的意见，没有决定。晚餐后，蒋介石对大家说：“我这次到沈阳来，是为了救你们出去。你们过去要找共军主力都找不到，现在东北共军主力已经集中在辽西走廊，正是你们为党国立功的好时机。我相信你们一定能够发挥过去的作战的牺牲精神，和关内各军协同作战，我相信一定可以成功的。关于空军的协同、后勤的补给，郭总司令和周总司令已给你们计划准备好了。我经常要住在沈阳、葫芦岛，你们有什么情况，要多联络。万一你们这次不能打出去，那么来生再见。”在场的人都感到，此话有点“不祥之兆”。
10月3日早上，蒋介石召集卫立煌、廖耀湘、赵家骧、周福成等人开会，决定把沈阳守军编成两个兵团，一个是“西进兵团”（又称廖兵团），由九兵团司令官廖耀湘指挥新一军两个师（新三十师、五十师，暂五十三师留辽中）、新三军3个师、新六军两个师（新二十二师、一六九师，暂六十二师在锦西）、四十九军两个师另一个团（一○五师、一九五师、二三六团，七十九师另两个团空运锦州）、七十一军两个师（八十七师、九十一师）、二○七师三旅以及骑兵3个旅、炮兵、战车、装甲车等部队组成，打通北宁路，协同关内部队在锦州地区与解放军决战，以解锦州之围。二是“防守兵团”，由八兵团司令官周福成指挥，以第五十三军、第五十二军、第六军（二○七师一、二旅）、地方团队组成，防守沈阳及周边地区，随时协助西进兵团作战。第五十二军以辽阳为核心，向台安、大石桥“扫荡”，以掩护两兵团的左翼安全。国民党军自信，范汉杰在锦州把解放军牵制住，葫芦岛集中关内外精锐部队向东攻，廖耀湘兵团向西打，加上空军、海军的协助，定能在锦州地区同解放军进行决战，消灭东北解放军主力，打开东北的局面，当日，蒋介石飞回北平。
西进出击彰武
按蒋介石的意图，西进兵团应集中主力，沿北宁路前进，迅速增援锦州，这样达成战略目的快，也能牵制攻锦的解放军，增大攻锦的顾虑，达到解锦州之围的目的。但廖耀湘分析了形势，认为出兵大虎山，解放军可分别从彰武和锦州两个方向出击包围，将西进兵团歼灭，危险性很大。因此，他认为不应沿北宁线增援锦州，要向彰武、新立屯方向前进，这样可切断攻锦解放军的后方交通补给线，给解放军攻锦州造成困难，引解放军回援，也可达到增援锦州的目的。
一旦解放军攻占了锦州，西进兵团又可退回沈阳，避免出现危险，使兵团有回旋的余地。10月5日，廖耀湘给兵团部队下达了战斗命令：
（一）新三军由沈阳出发，向新民至彰武公路集结，准备向彰武攻击前进，占领彰武后，切断彰武至黑山的铁路，掩护兵团的右翼安全。
（二）新六军由沈阳出发，在新三军之后，在新民至彰武台门地区集结，向叶茂台地区搜索敌情，掩护新三军的右翼安全，并随时准备策应新三军进攻彰武县城。
（三）七十一军、骑兵一旅从新民县出发，沿北宁铁路向大虎山、黑山县前进。
（四）新一军从辽中出发，在新民县二台子地区集结，向新立屯攻击前进，并随时与新三军和七十一军取得联系。
（五）四十九军从沈阳出发，随新六军后，在新民县巨流河地区集结，为兵团总预备队，向新民至法库公路搜索敌情，掩护新六军右翼安全。兵团前进指挥所设在新民火车站附近。
10月8日，西进兵团主力开始向巨流河、新民地区集结，当时辽河上没有公路桥，只在巨流河有一座铁路桥，部队集结过河很困难，所以紧急搭建了一座通卡车的浮桥，但仍不能满足需要，从辽中来的新一军只好在新民以南，徒步渡过辽河。这时，蒋介石多次来电话催促部队的行动，在没有全部集结完毕的情况下，西进兵团只好仓促的开始了西进行动。
发现了国民党西进兵团增援锦州的动向，军委、东总的基本意图是坚决攻下锦州，并准备歼灭由沈援锦的国民党军于大凌河以北地区。东总令五、六、十纵队及一纵队三师，做好阻击沈阳西援之国民党军的准备，采取运动防御，节节抗击，迟滞其前进，又不要让其退回沈阳，十纵队、一纵队三师在新民以西一线担任正面抗击，五、六纵队在彰武以东、北、西一线组织防御，从侧面箝制国民党军的增援。五纵队冒雨日夜兼程，于9日6时左右分别到达了秀水河子、叶茂台、彰武台门、沙坨子及其以北地区，抓紧抢筑工事。8时30分，工事还未修完，国民党军新六军新二十二师与骑兵一部就已经赶到，分别向叶茂台、头台子等地发起进攻。新二十二师1个营从高荒地沿薄坨子和叶茂台、头台子搜索前进。
五纵队十五师四十三团布设了袋形阵地，将国民党军击溃。11时，新二十二师主力赶到，在飞机的掩护下，以炮火支援向叶茂台、榛子街一线发动了重点攻击，五纵队十五师、四十三团、四十四团沉着应战，先后击退了5次冲锋。国民党军又发动了第6次进攻，十五师四十五团团长林开征率1个营，隐蔽迂回至国民党军的侧后突然开火，正面防守部队乘势发起阵前反击，将国民党军打了回去，激战一天，十五师基本控制了叶茂台阵地，歼灭国民党军490人，但部队伤亡很大，21时，主动撤离了阵地。
同一天，国民党军新三军第五十四师1个团，于9时30分向彰武台门五纵队十三师三十八团一营阵地发起了攻击，激战2个小时，终因双方兵力悬殊，三十八团一营阵地被国民党军攻破，一营撤到村里，利用民房、断墙、沟壕等地物，组织防御，顽强坚守，国民党军从四面包围，几次冲入村内，均被击退。此时，一营的弹药已打光，战士们就从国民党军的尸体上，找来弹药补充，一次次打退国民党军的进攻。在情况紧急之下，五纵队十三师三十八团三营从彰武台门以东出击，二营五连插至彰武台门以西王家窝棚进行侧击，在三十八团的合力夹击下，打退了国民党军，收复了彰武台门阵地。
这时，国民党军新六军第一六九师1个团，已迂回至三十八团指挥所四家子以西1公里处，局势对三十八团极为不利，根据师的命令，三十八团于16时撤出战斗，彰武台门又被国民党军占领。在国民党动向企图不十分明确的情况下，为了诱使国民党军西进兵团继续北进，防止增援锦州，当日东总令，让开彰武方向，五纵队主力进至新立屯东北地区，以一部保持与国民党军接触，诱其北进，六纵队在秀水河子西北、彰武东北地区集结待命。当日晚，五纵队十三师、十五师全部撤到了彰武县城西南，在柳河（有的史料称为新开河）以西布防，留下十四师在彰武县城周围担任阻击，抢运物资并掩护纵队主力布防，当晚，十四师加修了工事，以县城为中心，占领了烧锅、单家街、四方城等阵地，做好了准备。
10日，锦州外围战斗开始，东进兵团向塔山发起了全线进攻，东总分析，在我军对锦州未进行总攻前，国民党军多为威胁，如总攻开始，必拼命进行增援，所以令五纵队暂在彰武西南地区集结，六纵在彰武东北地区集结。当日晚，五纵队十四师完成了纵队交给的任务，放弃彰武县城附近阵地，撤向柳河西。彰武西南地区处于柳河与绕阳河之间，东西为15公里，大部为丘陵地带，并有一些小灌木林，郑家屯至大虎山的铁路从东北向西南贯穿该地区，还有彰武至锦州、阜新、库伦的公路穿过，是国民党军南下援锦的必经之地。五纵队利用柳河作为防御屏障，河上只有一座水泥板的公路桥，十四师西撤时将其炸毁，防御线北起王花窝棚，南至团子山，长为30公里。
在河边500米处有一处呈南北走向的独立高地高山台，海拔175．4米，面积有1．5平方公里，可鸟瞰整个渡口，又可控制铁路，为纵队防御的要点，纵队指挥所设于乱山子。六纵队也按东总的部署到达了彰武西北地区集结。
东总主动放弃彰武，军委在11日回电中给予了充分的肯定，指出：“只要不怕切断补给线，让敌进占彰武并非不利，目前数日你们可以不受沈阳援敌威胁，待锦州打的激烈时，彰武方面之敌回头援锦，他已失去时间。”与此同时，为保证攻锦作战，东总已在内蒙地区开辟了第二条补给线。
11日，国民党新三军进占了彰武，尽管是一座空城，但国民党南京中央广播电台却渲染说“国军进展神速，击溃共军主力，占领了战略要点彰武，切断了共军的后方补给线。”廖耀湘还邀请卫立煌等人从新民专程到彰武视察。此时，新六军、新一军也到达彰武西南地区，七十一军到达登仕堡子地区，四十九军已渡过辽河，沿北宁线南下的骑兵旅进至大白旗堡西北金家窝堡。
由于锦州外围战斗已经打响，廖耀湘对锦州守军能否守得住，信心不大，他认为暂时应将兵团主力控制在柳河以东地区，派一部兵力向新立屯、黑山方向搜索前进。
当天，卫立煌陪同蒋介石的特派代表罗泽门山己到彰武视察时，廖耀湘谈了兵团主力置于柳河以东的计划，卫立煌表示赞同，认为在锦西军队未攻下塔山与锦州军队会合以前，暂时把西进兵团控制在柳河以东较为有利，他说：“锦州恐怕靠不住，万一锦州失守，则渡柳河西进的兵团，就会陷入进退维谷的危险境地。”但罗泽门山己反对，他说这与蒋介石的旨意不合，战况危险和地形困难，不能成为不打仗的理由。当晚，罗泽门山己一回到沈阳，就向蒋介石报告，蒋介石下令，要廖耀湘兵团立即渡过柳河进占新立屯，速向锦州前进，如有延误，将以军法从事。廖耀湘接到电报非常气愤，他认为“一定要这样做，一定就要送掉兵团的主力，那我就不再负责任，就由你们去罢！”于是，命令部队准备向新立屯方向进击。