在纵深战斗中，炮兵与师和主攻分队始终保持顺畅联络，步兵不断给炮兵赋予射向和目标，压制了城内炮兵和攻击目标。师配属各团的山炮和各团配属各营的炮兵，均伴随步兵前进，直接支援战斗。在攻取老城战斗中，坦克一营的9辆坦克全部参加了战斗，一连3辆重型坦克在左翼攻打老城的东门。二连的6辆坦克在右翼攻打老城东门城墙上工事，掩护攻城部队的行动。攻城开始后，一连的3辆坦克沿着城墙东门接近前沿，在距目标约30米处以准确的炮火摧毁了东门口的工事。
二连的6辆坦克沿着河沟旁前进，城墙下暗堡以火力阻击，加之硝烟弥漫，道路狭窄，3辆坦克不慎掉进沟里，这时董来扶驾驶的“老头坦克”冲到城墙根，但也中弹负伤，他机智地驾驶着坦克，时快时慢绕着城墙走，炮击暗堡，此时，坦克又连中几弹，油压表上的指针急速下降，机油散热口被打坏，董来扶耳朵震聋了，两眼直冒金星，他顽强驾驶着坦克坚持战斗，把城外边的碉堡、火力点摧毁了，坦克分队掩护步兵突破老城，一直冲到古塔前。战后董来扶荣记一大功，还被评为全军第一个坦克战斗英雄，出席了全国英模代表会议，他驾驶的“老头坦克”被授予“功臣号”，现陈列在北京中国人民革命军事博物馆。
战至17时30分，城内守军全部被歼灭，其一部向城西北角外逃窜，被二十一师和攻占飞机场的九纵队二十七师八十一团堵截。老城战斗共毙国民党军979人，俘11650人，共计12629人及大批武器装备物资，战后五十五团一连荣获“战斗模范连”称号。
15日，蒋介石派飞机到锦州上空，用烟幕作显示，打了一个圈便向南飞去，如此反复三次，示意要守军向锦西方向突围。但为时已晚，经31小时的激战，至15日18时，东北野战军攻克了锦州，守军国民党东北“剿总”锦州指挥所，冀热辽边区司令部，第六兵团司令部，第九十三军军部及所属暂编第十八师、二十二师，第六十军一八四师，新八军军部及所属第八十八师、暂编第五十四师、暂编第五十五师，第四十九军七十九师两个团，东北“剿总”锦州指挥所特务团，第六兵团特务团，独立炮兵第七团三营，独立炮兵第十六团三营，独立工兵第十二团一部，战车三团（欠一营），独立汽车辎重第二十五团，独立宪兵第六团一营，独立通信第九团三营，辽西志愿兵3个团，骑兵第一支队，骑兵第二十六团，热东挺进支队等全部被歼；计击毙国民党军1.9万人，俘（含投降）约8万人。
俘中将东北“剿总”副总司令兼锦州指挥所主任、兼冀热辽边区司令范汉杰，冀热辽边区副司令贺奎，第六兵团司令卢浚泉，副司令杨宏光，第九十三军军长盛家兴等。俘少将30人，其中有暂编第十八师师长景阳、暂编第二十二师师长李长雄、第八十八师师长黄文徽、暂编第五十五师师长安守仁等。缴获各种炮1121门，各种枪4.1万支（挺），击毁飞机11架，缴获飞机4架、坦克9辆、汽车（含装甲车）258台，其他物资一批。攻城部队付出了伤亡2．4万人的代价。
锦州战役的胜利，使东北野战军取得了战争的主动权，完全控制了北宁线，关上通向关内的大门，彻底动摇了东北国民党的军心，17日，长春守军郑洞国率第六十军起义，19日，国民党新七军在长春宣布投降，21日，长春解放。
16日，东野前指以林、罗、刘、谭名义致电慰问攻锦参战部队：
“锦州战役，我已取得全部胜利，这一胜利是我攻锦部队，从总攻开始后，以英勇神速动作，经31小时之激战，即全歼锦州守敌共10万人，开创了我军攻坚战迅速解决敌人的光辉战例。我阻援部队，顽强抗击敌人由南向北6个师的猛烈增援，大量杀伤了敌人，使敌无法前进一步，保证了我攻锦部队有充分时间进行攻锦准备，因而增加了攻下锦州之必然胜利条件，这一胜利是伟大的，给了敌人以沉重的打击，将敌在东北之防御体系完全打乱，造成我军解放长春解放沈阳以有利条件，望各部继续奋发，连续打胜仗，争取全东北之解放，我英勇牺牲的同志们永垂不朽！”
党中央获悉锦州大捷，17日，周恩来立即为中共中央起草贺电：
“林彪、罗荣桓、高岗、陈云诸同志，并转东北人民解放军全体同志们：
庆祝你们此次歼敌十万解放锦州的伟大胜利。这一胜利出现于你们今年秋季攻势的开始阶段，新的胜利必将继续到来。望你们继续努力，为全歼东北蒋匪军队，完全解放东北人民而战！”
中共中央军委和毛主席高度赞扬攻锦作战的胜利。10月19日，致电林彪、罗荣桓、刘亚楼：
“部队精神好，战术好，你们指挥得当，极为欣慰，望传令嘉奖。”
《东北日报》也为锦州大捷发表社论：“锦州的胜利，对于东北人民的全部胜利与最后胜利是有决定意义的。敌人失去了锦州，其实际意义，就等于失去了全东北。孤守长、沈之敌，从陆上逃跑的后门，从此被紧紧的关闭起来了。东北敌人的最后被歼，及全东北的最后解放，已经为期不远了。”
锦州解放，市民同庆胜利。中共锦州市委代表10多万锦州人民，为部队庆功会赠送“解放锦州的先锋”锦旗。庆功会上欢声震天，为有功的单位和个人颁发奖旗、奖章。“锦州尖刀连”“锦州突破连”、“钢铁连队”“大战凡尔登英雄建奇功”等英雄连队，都分别记了功。梁士英烈士被追记三大功，赵兴元、田广文分别记了功，大力宣传了英雄事迹，英雄们戴上大红花，挂上毛泽东奖章、朱德奖章、英雄奖章、勇敢奖章、艰苦奋斗奖章。
活捉范汉杰
炮弹在范汉杰司令部周围到处落下，炮弹爆炸后卷起的尘埃和建筑物烧毁的浓烟，通过甬道，钻进了范汉杰的地堡。地堡里与上面联系的电话线被打断了，无线电也被嗡嗡喳喳的干扰声弄得听不清。范汉杰死命地摇着电话机，摇得电话铃当当直响，可还是听不见回音，他急得一气之下，顺手就把手中的电话摔在地上．反身拉开地堡门，他怎么也没有想到，头上的炮声是那样的剧烈，使他的肺腑都感到震动。
“丢那妈！”范汉杰好久没骂的广东话也骂出来了，“共产党真是不要我在锦州呆了！”骂完，他转向卢浚泉，“浚泉兄，你说，为今之计……”看到那些副官和参谋们也在屋里，他没说下去，他嘴向外一努，“去，都出去，看看电话线怎么回事。”
部下们一个个应声溜走后，卢浚泉立即回答：“三十六计，走为上计。”
“也是，识时务者为俊杰，大丈夫能屈能伸，难道真要给共军活捉，当俘虏不成？”范汉杰也有此心，并给自己找出充分的理由。
“有了命还可以继续成功，成仁嘛！”卢浚泉又补充范汉杰的话，说着他脱下他的军大衣，露出一身东北老乡穿的粗布青棉袄。
“老兄打扮得真不赖！”范汉杰好像有点自叹落后，他当即吩咐少校妹妹，“秀卿，把你姐姐准备的那个小箱子拿出来打开。”
少校妹妹会意，随即轻步走到地堡角的一个箱子处，从里面取出一个灰色的人造革皮箱，匆忙打开来，取出早已准备好的便服。范汉杰犹豫地看了一下卢浚泉，就从少校妹妹手中接过一套来，不胜其感地把他那套刚穿不久，带花的将官服脱下，一边脱着，一边恋恋不舍地摸抚着那个上将领章。
一股浓烟夹杂着刺鼻的火药爆炸味从门底下的缝隙钻了进来，范汉杰连忙让他的侍卫开门先走，然后他和卢浚泉、少校妹妹相继跟了出去。六个人匆匆忙忙走出那个特制的掩蔽部，除了扔下的那件将军服的上将领章和领子还露出在门口，在烟雾中仍熠熠发光外，整个地堡里很快被硝烟弥漫了。
突击团长陆丰，在师的炮火支援停止后，带着他的两个排直冲进范汉杰司令部的大门。他们没费多大劲就冲上甬道。刚走到甬道的拐弯口处，他们发现一群国民党女兵在一个满脸煞气的女军官指挥下，从各个楼窗口向他们射击。这些女兵虽说枪法不很准，可扣起扳机来倒也从不吝惜，密集的子弹到处乱飞，倒也把进攻的部队压得抬不起头来。陆丰叫大家暂时卧倒，并命令通讯员打信号请师的炮火直射范汉杰司令部的楼上。
炮火真是灵得很，要打哪里，就打哪里；说打哪处，就打哪处。炮声响过，司令部楼房的一角被打塌了，整个大楼也被炮弹爆炸震坏结构，各种建筑构件纷纷砸落下来。那些楼内的女兵有的被打倒，有的被砸伤，有的被压在砖木之中，阵地前顿时传来一片尖细的哭叫声。
三楼指挥室里，范汉杰的参谋长再也忍不住了，他匆匆地跑下楼，走进那个特制的掩蔽部。没料到，刚一推开门，就被绊了一下，睁眼一看，却是一件佩有金光熠熠上将军衔的将军服，左肩上的三颗星被他的皮鞋踩扁了两颗。等他再猛然把门推得大开以后，出现在他眼前的情景，却是一座什物散乱、空荡荡的地堡，在沙发和桌子上，还横七竖八地敖着几件军服。他心里明白了这是怎么回事，于是就急忙返身，顾不得脚下那件正绊在他皮鞋尖上的上将服，踉踉跄跄地奔上二楼，大声骂道：
“还抵抗个屁！副座、钧座都溜了！”
话音未落，那个满脸煞气的福建女人顺手就给了他一梭子，他应声就倒下了。只听福建女人高喊：
“雨农先生的忠实信徒，现在是我们最后报效党国和领袖的时候了！不怕死的跟我来。”
说罢她自己从壁上取下一挺美国造手提式轻机枪，还在腰上挂了两颗美制葡萄弹，首先窜出门去，攀上三楼扶梯。随她身后去的所谓不怕死的只有寥寥几人，其余的都在各个角落里收拾自己的东西，或蜷缩在墙角里，或瞪着恐惧的眼睛，在等待着“解放”。