为了加强攻城的突击力，东北野战军还动用了装甲分队。炮兵纵队的战车团前身是1945年12月成立的东北炮校坦克大队，1947年10月扩编为东北战车团，到1948年6月，全团共有3个营，一、二营为战车营，三营为汽车营，共1000多人。8月份在哈尔滨，东北军区炮兵司令员朱瑞向战车团下达了参加攻取锦州的预先号令，战车团进行了战前整训，维修了车辆，准备了物资器材。
9月29日，战车团分为3个梯队，将战车一营、汽车三营七连、警卫连两个排和团直一部编为第一、二梯队，共250人，各型坦克15辆、汽车13辆，铁运辽西前线。
其余编为第三梯队担任留守。10月10日晚，战车团到达新立屯车站，天上有飞机在轰炸和扫射，坦克卸车后马上开向集结地点，距阜新约三四公里处的一个小村子，部队用苞米秸子把坦克严密地伪装起来。第二天早上，王怀庆副营长传达了炮兵纵队首长的指示，向锦州前线开进，配属步兵参加攻锦战斗。
为了防止飞机侦察和轰炸，天黑后战车团开进，过大凌河时，河面已结了一层薄冰，引路的战士，不顾寒冷，赤脚在河水中带路，使坦克和汽车都顺利地通过了大凌河，两夜隐蔽开进100多公里，到达了锦州东北约20公里小河北村一带集结，团首长下达了战斗命令：由坦克一营李昌明营长、周已政委率一连以4辆坦克配属三纵队七师；由丁副团长、李自群参谋长率坦克二连、三连以11辆坦克配属二纵队五师，突破城墙后，配合步兵进行巷战。东北野战军一次使用15辆坦克参加攻城作战，在东北解放战争史中尚属首次，东北野战军司令部要求有关部队，认真吸取德惠战斗中坦克掉到沟里的教训，搞好步、炮、坦协同，为此，战前坦克分队与配属部队都认真组织了协同作战的演练，制定了协同规定：当炮兵进行射击（试射摧毁射）时，步兵监视行动，做好冲锋准备。当炮火延伸时，工兵与坦克扫清前进路上之地雷，填平壕沟，坦克迅速占领突破口两侧进行掩护，并规定了信号及识别旗语。
在二纵队的指挥所里，坦克营王怀庆副营长带领的二、三连的车长和驾驶员，见到了野战军罗荣桓政委、刘亚楼参谋长及第二纵队刘震司令员，罗政委笑着对他们说：“在攻打锦州的我军攻城部队中，年轻的坦克连队也来参战，这说明我们的部队在发展，这次是对你们的考验和锻炼，你们要发扬火力，打好这一仗！
还要注意总结坦克兵和步兵协同作战的经验，这对今后的作战是有意义的。”刘亚楼参谋长也对坦克兵进行了鼓励。
13日下午，坦克营各连队随主攻部队首长勘察完地形后，王副营长又带领连长和驾驶员，沿阵地的交通壕，到铁路桥突破口附近，进一步明确了任务。铁路桥的两头各有1个大碉堡，中间还有10多个小碉堡，大都是砖石结构的，要以抵近射击摧毁大小碉堡，掩护步兵打开突破口。当晚，坦克二、三连从小河北村隐蔽前出到帽山附近的老虎沟，坦克一连进至小焦王庄。14日拂晓，二、三连利用炮火声掩护，开进至距前沿约1公里的合成燃料厂和西王屯进攻出发阵地，用秣秸、柴草对坦克进行了严密的伪装，准备冲击。
困兽犹斗
义县被包围后，锦州守军也十分紧张，为此，六兵团司令卢浚泉多次请求，将守义县的暂二十师王世高部撤回锦州归建，范汉杰也同意，但卫立煌坚决反对，结果，暂二十师被东北野战军首先歼灭，锦州守军更感到形势的严峻。
9月29日，解放军控制了飞机场后，空运停止，锦州的粮秣、弹药供给成了大问题，城内物资只够维持10多天，六○迫击炮弹和手榴弹奇缺，新空运到锦州的四十九军七十九师，所使用的都是日式三八步机枪，携带的子弹基数又不多，城内仓库里现有的已全部发光了，弹药不足成了守军最大的困难，范汉杰请求卫立煌空运，开始空投点设在飞机场南部，刚一进行空投，解放军的炮火马上进行覆盖，又改在城南女儿河沙滩上，由于不敢低空空投，准确率不高，损失很大，解放军占领了南山高地后，国民党军防守范围缩小到小凌河的附近，空投场地没有了，空投也被迫停止。
城内的守军开始紧张起来，为了鼓舞士气，9月30日，东北“剿总”锦州指挥所政工处处长亲自主持召开了一个筹募大会，召集锦州市、锦县政府及军警各界团体人士参加，原打算通过大会向各界市民筹募捐款，以购买物品劳军，但在会上发言的市参议员、“三青团”主任、县政府军事科长等人，都为民请命，说老百姓生活困难，无力负担，闹得筹募会不欢而散。锦州外围战斗的展开，使锦州城国民党军兵力消耗很大，打乱了国民党军原来的部署，战前大部分部队都配置在外围地区，企图靠外围阵地将解放军顶住，城内只有总预备队第八十八师和六兵团预备队一八四师，城南开战以后，大部高地被解放军夺占，危急之下，锦州指挥所只好动用总预备队第八十八师前去增援，激战两日，反复争夺，没能奏效，解放军七、九纵队进展很快，国民党军第七十九师伤亡很大，锦州指挥所又令一八四师沿女儿河一线另行布阵防守。
12日，一八四师且战且退已退至小凌河北的城防一线，城防司令部又紧急从城内征用民工加固城防，修防战壕工事。13日晚，八十八师和七十九师退守城防西南一线及老城，由于已经两昼夜没得饮食，纷纷掠夺市民食物，引起城内秩序混乱。七十九师防守老城西南，第八十八师固守锦州老城，将老城外四周房屋拆毁，扫清300米射界，堵塞城内各街道胡同，以备巷战，征用民工，组织担架队，准备抬运伤员。
与此同时，城北、城东外围战斗都已打响，纷纷要求指挥所派兵增援，城内预备队已投入到城南地区，无兵可派。
10月8日，将防守老城的暂五十五师调去守备飞机场，将暂十八师换回城内，配置在六兵团司令部附近，以一部支援城东暂五十四师的战斗。由于七纵队的进攻，锦州机场失守，10月13日夜，暂五十五师由飞机场退入市区中心，作为六兵团的预备队，配置在锦州火车站东南侧，靠近六兵团司令部，师指挥所位于吉庆街6号。城北主要由暂二十二师及暂十八师一部防守，暂二十二师师部设在省公署大楼，城东由退至城内的暂五十四师与暂十八师一部防守。范汉杰的东北“剿总”锦州指挥所原设在中纺公司二号楼内，以后转至铁路局大楼东南侧的住宅区一处日式房内，外围战斗开始后，炮火使电报、电话遭到破坏，范汉杰不得不到地势较高的神社高地和铁路局大楼顶上的观测所去指挥。
12日，范汉杰将指挥所移到中央银行（今工商银行中央大街分理处）大楼的地下室，第六兵团、九十三军、暂十八师指挥所，都集中在中央大街路东邮政管理局（今中央大街老邮电局楼）大楼的地下室，空军锦州对空联络电台设在六兵团司令部。
此时，城内国民党军炮兵阵地已被东北野战军的炮火所控制，刚一打炮，城外的炮火马上就覆盖过来。后来，城内守军的炮弹也不够用了，士兵在壕沟里动也不敢动，7个炮兵营和1个炮兵连都收缩在六兵团指挥所东、北附近地区，在六兵团指挥所的楼上设了个观察所。
炮兵与步兵的通信联络已经中断，步兵在不断后退，前沿位置已无法确定，炮兵也失去了支援的作用，只是作无目的的远距离射击。城内的电话中断，饮食也不及时，伤兵救护不下来，阵亡士兵也不能掩埋，守军的士气相当的低落。
13日，攻城之势已成，锦州老城北门、南门和新市区的大火冲天，机枪声、小炮声时断时续，塔山方向的炮声可隐约听到，卢浚泉在六兵团指挥所地下室中，紧锁愁眉，一言不发，随即九十三军参谋长报告，暂二十二师（师长李长雄）的无线联络已中断，其他各师仍联络不上，情况不明，卢浚泉马上令特务团派出侦察员设法去各师联络。在兵团指挥所地下室的过道上，人们东倒西歪地坐卧着，暗自悲叹。夜里11时左右，一架飞机飞临了锦州上空，用无线电台传达了一道命令：“廖耀湘援军指日可达，死守待援”。
撕开突破口
1948年10月14日，东北野战军对锦州城进行总攻。10时，数百门火炮同时向城内进行了25分钟破坏射击后，停止射击10分钟，步兵当即进行爆破，开辟通路，而后又进行了15分钟破坏射击，以彻底摧毁未受破坏的目标，第三次以5分钟的急袭射击，在城墙上打开了几处突破口，锦州城内顿时成了一片火海，11时左右，随着炮火的逐次延伸，各突破口的部队发起了猛烈的攻击，展开了城防突破战，在30分钟之内，除八纵队外，都突破了城防。在二纵队突破口上，十五团一连和九连冒着炮火以迅速勇猛的动作，用爆破筒扫清了外围的铁丝网、梅花桩、地雷区等障碍，炸平了外壕。坦克分队成两路纵队高速通过前沿阵地，向铁路桥冲去，两旁交通壕里隐蔽着等待冲锋的步兵，坦克的突然出现，使国民党军的火力一齐集向了铁路桥方向，坦克分队加快了速度，提前进至突破口附近进行抵近射击，此时，炮兵正集中火力摧毁城防，五师当即发出信号，令炮火延伸，10点40分，步兵发起冲击。
国民党军拼命封锁前进的道路，还使用了化学迫击炮弹，使很多人倒下了，交通壕内多处为牺牲的烈士的尸体所堵塞，鲜血汇成一片。五师十五团八连二排由排长靳文清带领，冲在最前面，趁着未散的硝烟，战士们甩开手榴弹，机枪组以两挺机枪在交通沟沿上做掩护，全排按六班、五班、四班的顺序向城防冲击。六班副班长尚福林第一个爬上梯子，在城防上插上红旗，仅用了20分钟就突破了城垣，国民党军乘攻城部队立足未稳，组织了约1个连的兵力拼命进行反击，妄图夺回阵地。三连、八连在伴随火炮的支援下，顽强抗击，打退了几次反击之后，子弹快打光了，就用手榴弹奋力拼杀，但伤亡也越来越大，八连二排六班只剩5个人了，可偏偏重机枪又发生了故障，国民党军1个排又冲上来了，五班战斗组长梁士英见状，拉开一根爆破筒的导火索，使劲向国民党兵扔去，一下炸倒了十几个，其余的国民党兵掉头跑了回去，退守到第二道防线上。
第二道防线是利用突出地面的铁路路基修筑的，经过一阵激战，国民党军暂取守势。同时，二梯队四师十团，从十二亩地、白老户屯方向，突破城防。在突破口上，许多伤员和抢救人员争吵着，一个负伤的战士，肠子都流出来了，还在拼命地往前爬，别人要抬他，说什么也不肯，坚决要爬到城里去。团首长叫人抬他，他哭着说：“首长，我没完成任务，没打到城里，刚到突破口就被该死的炮弹给炸伤了，敌人反扑时，我用手榴弹炸死5个，哪知道又被右侧机枪打中了肚子，死也要死到城里去，我要前进！”还有的战士把刺刀扎在国民党兵的身上就牺牲了。
国民党兵死伤遍地，背包、水壶扔得到处都是。在十五团突破口的另一侧，攻城部队的4辆坦克正在撞击用石墙堵塞的铁路桥洞，由于战前未发现石墙后还筑有几米厚的土墙，1辆九五式坦克经几次撞击都没有撞开，这时榴弹炮打来，坦克的主动轮履带被打断两节，驾驶员王振武负伤，满脸是血，眼睛也看不清了，但他坚持着修复了坦克后，又投入了战斗。董来扶驾驶着“老头坦克”（全团最老的坦克），时而前进，时而后退，选择了有利地形，以抵近射击摧毁了两个碉堡，以火力支援步兵的战斗。当步兵正要冲锋时，又遭到铁路上3节火车车厢里守军的火力射击，坦克炮马上将其打掉了。
部队抵近到铁路路基下，向第二道工事发起冲击时，路基西侧铁桥旁一座坚固的地堡里，两挺机枪突然开火，将八连压在了路基下面，三连也同时受阻，几次冲锋未果。八连决定组织爆破，这时二排五班战斗组长梁士英第一个爬到连长跟前，要求去实施爆破。连长答应后，梁士英脱下棉衣，挽上袖口，抓起1具2米多长爆破筒带上两颗手榴弹，向地堡冲去，子弹在他前后直飞，他匍匐着身子爬行，接近到地堡前10来米处一个小土坎，他以土坎做掩护，甩出两枚手榴弹，趁着炸起的烟雾，跃到了地堡下，将爆破筒塞进地堡，转身正要撤离，不料地堡内的守军把爆破筒推了出来，掉在地上冒着白烟，在这万分危急的时刻，梁士英拾起爆破筒猛地又塞进地堡里，他刚一松手，爆破筒又被推出了部分，见此情景，梁士英用全身的力气顶住了爆破筒，排长大声呼喊“梁士英快回来！”梁士英坚决回答“不能回去！”轰的一声巨响，地堡被炸毁了，梁士英也壮烈牺牲了。
今粱士英炸地堡处
“为梁士英报仇”的口号鼓舞着突击部队进入了纵深战斗。战后，二纵队五师追记梁士英为特等功臣，纵队命名五班为“梁士英班”，锦州市人民政府将锦州西北铁路桥洞改称“士英门”，将惠安街（国民党时期称邹容路）改称“士英街”，以纪念这位伟大的战士、不朽的英雄，在梁士英牺牲的地方，建立了纪念碑，供后人瞻仰。
11点50分，在城北石桥子方向，以炮火在三纵队七师、八师进攻的城防上，各轰开了一处30余米宽的口子，炮火延伸时，十九团、二十三团的两个突击营发起冲击，仅用14分钟越过300多米宽的开阔地，到达城防下。右翼十九团一营一连一排长李世贵（代理副连长）带领突击排刚接近突破口，便遭到三面火力袭击，战士傅开昌第一个冲进了城墙缺口，新战士黄德福举着“尖刀连”的红旗跃上城墙，牢牢插在城墙上，一下引来了国民党军的火力，把红旗打得满是枪眼，但黄德福仍紧紧地握着旗杆，鼓舞着部队突击。
突进城墙后，部队遭到一个大碉堡的火力封锁，一排用3枚手榴弹炸毁了碉堡，打退了国民党军的反扑，巩固了突破口。继续向前冲，却是一片开阔地，长约200米、宽500米，没有任何依托，一排收拢后，重新组织了进攻，指战员们跳出交通壕，向前冲了几步，迎面冲上来了约1个连的国民党兵，经过激战，打死打伤30人，其余退了回去，一排迅速占领了红房子。
此时，遭到了东南方向省公署大楼的火力袭击，一排伤亡很大，一班长负伤，三班长牺牲，全排只剩下13人，手中只有3挺机枪及6支完整的步枪，排长李世贵3处负伤，仍坚持率领全连奋勇冲杀。营里见情况紧急，把二排又调了上来，重新组织战斗，准备向省公署大楼发起攻击。这时，国民党军使用了毒气，顿时，人们感到呼吸困难，有的喘息着，连连打喷嚏，眼睛也睁不开，大家赶紧采取了措施，仍坚持同国民党军激战，战士高传祥的左腿和右胳膊都被打断了，坚持用牙咬手榴弹弦，用左手投掷，经顽强抗击，国民党军的4次反击被打了回去。