26日4时至7时，三、十、一纵队三师在宽大正面上，突破国民党军的攻击线，发展迅速。三纵队攻占了拉拉屯后，前卫七师二十一团三营进至四间房，从当地农民口中得知，在胡家窝棚有一部国民党军，带短枪的多，小汽车多，到处拉有电话线，还有许多汽车、大炮正在过河，三营未待主力到达，立即发起攻击，经激战攻占了村西北的65高地，打退了国民党军的9次反扑，接着又占领了村西104.7高地，八连、七连在火力的掩护下，乘势向胡家窝棚发起冲击。
村内驻有国民党军九兵团前进指挥所和新六军军部，面对突然的攻击，部队来不及组织抵抗，慌乱中成溃散之势，一部被歼，廖耀湘及新六军军长李涛逃向胡家窝棚东之新三十师师部，兵团指挥所就这样被三纵队打散了，指挥陷入瘫痪，兵团与各军、师之间失去了联系。三纵队继续向东攻击前进，又歼灭新一军一部。后来廖耀湘在《辽西战役纪实》中写道：“解放军第三纵队及其以北邻近部队第一棒就打碎了国民党辽西兵团的脑袋即兵团前进指挥所，同时打碎了3个司令部，即新三军、新一军及新六军司令部”。战后，二十一团八连荣立集体一等功，师授予八连三排“战斗英雄排”称号。
十纵队的三个师在大虎山、黑山、小白台子之线，打退了国民党军最后一次进攻后，迅速向东发起攻击。二十八师于高家窝棚歼灭国民党军约1个团后，到达乔家窝棚、柴家屯与一纵队三师会师，歼灭了兵团司令部残部及炮兵和辎重部队，缴获了大量的重炮、汽车及物资器材，而后，又同在黄家窝棚，歼灭了国民党第十四师师直属队及一部。
六纵队十六师四十六团，于26日晨4时通过北宁线铁路，在励家车站西南的么家窝棚，与国民党军新三军第十四师遭遇，发现国民党军立足未稳，工事不强，立即发起攻击，激战至9时10分，歼灭国民党军约1个营，四十六团随即进占了么家窝棚。同时，四十七团在小孙家窝棚、十八师在励家窝棚一线，都与国民党军相遇，展开攻击均未奏效，双方形成对峙。此时，十六师俘获了国民党军一少将高参，从中得知新一军已进至励家火车站的西侧张家窝棚，准备经姜屯退向台安或经半拉门退回沈阳，该师令四十八团抢占崔家岗子，接着攻占了张家窝棚，组织就地坚守。因国民党军兵力较大，六纵队及时向东总报告了这一情况，并请示调五纵队前来配合截击，下午，东总指示：六纵队要坚决死守阵地，堵住国民党军，并令五纵队速来配合。
五纵队进至二道境子以北，歼灭国民党军暂五十九师一部，此时接到南下的命令，迅速向二道境子、半拉门前进。18时，国民党军向励家窝棚、朱家窝棚、张家窝棚一线阵地反击，十六师、十八师进行了顽强的抗击，守住了阵地。六纵队、五队纵在黄家窝棚、茶棚庵、河北、郑家窝棚、小西荒、刘家屯、半拉门等地相互配合，奋力抗击，歼灭了国民党军一部，并有效地封堵了铁路、公路，卡死了国民党军退向新民的通道。
九纵队于26日，进至大虎山地区后，根据东总的命令，火速赶往营口，切断国民党军退路，九纵队即定：二十五师为前队，经台安东渡辽河，直取营口，从正面箝制国民党军。二十七师为左翼梯队，首先攻占海城，切断沈阳之国民党军南逃退路，然后主力南下营口。二十六师协同友军先参加围歼西进兵团，完成任务后沿二十五师行军路线直奔营口，为纵队的预备队。
二纵队于26日晚，分三路从胡家窝棚向东出击，四师十二团先头至白旗堡、西大名屯歼国民党军1个营，俘170人，五师追到二道境子以西与六纵队会合，歼国民党军一部，四师于二道境子东南之三家子，歼国民党军1个连，亦与六纵队会合，各部队展开围歼，俘虏近千人，之后进至白旗堡地区集结。
西进兵团在东野部队的打击下，至26日夜，已溃不成军，处在被分割围歼之中，此时，卫立煌来电令西进兵团退回沈阳，廖耀湘这时真正感到，去营口的方案彻底地失败了，也只好服从卫立煌的命令，再向沈阳撤退。拟于27日晨，经四十九军军部所地陈家窝棚至老达房子、辽中退回沈阳，行军纵队按新二十二师六十四团、兵团部及直属队、新六军军部及直属队、新二十二师主力的序列。
26日夜开始，东野各部队由西、北、南三面向东及东南继续压缩，各部队展开多路攻歼战，见到国民党军就进攻，27日，当廖耀湘兵团部残部、新六军二十二师及各军残部进抵长岗子、大小兴庄、吴家台、康家屯、六间房地区时，被七、八纵队截住，在东总的统一指挥下，会同一、三纵队及六纵队、十纵队一部将其全歼。廖耀湘外逃，但在中安堡被俘获。
至28日晨，国民党军西进兵团5个军、12个师（旅）另2个骑兵旅共101225人（新一军新三十师、第五十师，新三军第十四师、五十四师、暂五十九师，新六军新二十二师、第一六九师，第七十一军八十七师、九十一师，第四十九军第一○五师、第一九五师，二○七师三旅，骑兵2个旅），在辽西地区被全歼，其中生俘国民党官兵87713人。兵团司令官廖耀湘、新六军军长李涛、七十一军军长向凤武、四十九军军长郑庭笈等将级军官29人也在俘虏之列，新一军军长潘裕昆、新三军军长龙天武逃回沈阳。
辽西会战结束当天，中共中央发出了庆祝辽西大捷的贺电。贺电说：“庆祝你们此次在辽西地区歼灭东北敌军主力5个军12个师的伟大胜利。东北我军在两星期内连获锦州、长春、辽西三次大捷，使敌人损失26个整师共约30万人的兵力，对于全国战局贡献极大。
尚望激励全军，再接再厉，为全歼东北匪军、解放沈阳而战！”
辽西会战胜利后，东总指示向沈阳和营口方向挺进，解放全东北。一纵队、二纵队协同，攻占新民，追歼国民党军残部，接着向沈阳前进。同时，第十二纵队和一兵团各独立师，于29日攻占了铁岭，随即进占沈阳东陵机场，30日，攻克本溪，31日，攻占抚顺，协同一、二纵队对沈阳形成了包围，11月1日，拂晓，对沈阳发起了总攻，经过激战，国民党军守城部队13.4万人，除少数顽抗者被歼外，其余全部被俘，八兵团司令官周福成投降，沈阳解放。
第九纵队首先赶至营口外围，随后七、八纵队越过辽河、太子河、浑河，到达了沈阳至营口间，隔断了沈营交通。31日，连续占领了辽阳、鞍山、海城等地，九纵队与独立二师对营口形成了半圆形包围。11月2日，到达营口的国民党五十二军开始登船外逃，九纵队与独立二师立即发起攻击，攻进市区追至港口时，发现国民党军五十二军已登上船艇，用炮火击沉运输舰1艘、军用商船盟只，歼国民党军一部，五十二军军部、二十五师师部及3个团乘船外逃葫芦岛，营口宣告解放，至此辽沈战役从9月12日至11月2日，历经52天胜利结束，共歼灭东北国民党军47万，东北全境获得解放。
辽沈战役引发了人民解放军同国民党军在全国范围内的大决战，接着是淮海战役、平津战役，从而加速了全国解放战争的进程。而这场决战的序幕正是从锦州开始的，决战锦州的历史画面，再次向世人表明，人民解放事业的艰辛与毛泽东军事思想的伟大。
攻占沈阳、营口，解放东北全境
（一）沈（阳）、营（口）地区国民党军防御部署
沈阳及其周围的辽中、新民、铁岭、抚顺、本溪、辽阳、鞍山各城，位于辽河平原中部，一般海拔在50米以下，地势低洼，水网密布，辽河、浑河、太子河纵贯其间。沈阳市位于浑河北岸，当时人口180万，面积约880平方公里，北宁线、中长线、沈吉线、沈丹线贯穿沈阳市区，是全国最大的重工业城市和东北最重要的交通枢纽。鞍山、抚顺、本溪等城市，是东北乃至全国的重要钢铁、煤炭基地。廖耀湘兵团被歼后，沈阳及其周围的几个卫星城，便成为卫立煌集团在东北的最后几个据点。
营口，位于辽东半岛西北部，浑河、太子河在三岔河附近汇流后经营口注入辽东湾，是东北重要的港口城市。在锦州被克，北宁路被切断后，营口成为沈阳地区国民党军海路逃跑所能依赖的惟一出海口。
廖耀湘兵团在辽西被围时，卫立煌就意识到该兵团一失，沈阳终将不保，遂于10月26日起，空运“剿总”机关非必要人员及家属撤离沈阳。同时，为避免被解放军各个击破，令驻本溪、抚顺之第207师第1、第2旅，驻铁龄之第53军第116师，驻辽中之新编第1军暂编第53师，驻营口之第52军等部均向沈阳收缩，以图固守沈阳。
27日，蒋介石令在葫芦岛的杜聿明到北平磋商抢救廖耀湘兵团对策。蒋介石提出：“马上调海军运输舰将葫芦岛的部队海运营口登陆，策应廖兵团从营口撤退。”杜聿明认为，这是不切实际的“战术作业”。不可能行得通。他说：将葫芦岛部队运到营口至少要一周时间，在此期间，廖兵团如果存在的活，就可以自己打出来退到营口。否则一两天就完了。若再把葫芦岛的部队调出，等于白送死。他提出：廖耀湘兵团已无法救出，只有赶快调船把营口的部队撤退。沈阳是否能撤退得出来还有问题。此时的蒋介石已不再固执己见，即令海军迅速准备船只撤退营口第52军；令第8兵团司令官周福成指挥第53军、第207师、新1军暂编第53师及“剿总”直属部队等共14万余人。死守沈阳。并派杜聿明飞沈阳传达、部署。
临危受命的周福成受宠若惊，拒不接受其部属要求他率沈阳残部起义的劝告。表示：“我受蒋委员长付托。与城共存亡，我有两个月粮食，足够的弹药，一定和共产党拼个你死我活。迫不得已时，委员长有命令。焦土抗战，我和沈阳市同归于尽。”并将沈阳守军作如下部署：
新编第1军暂编第53师防守由东陵南端河岸起（不含浑河），经陵园东侧到山咀村东北角止，新编第30师防守由山咀村东北起，至赵家沟村南高地止；第53军第116师防守由赵家沟村南起，至文官屯东端止，第130师防守由文官屯东端起，经道义屯至裕国车站止；第207师防守由裕国车站起，经于洪屯车站至揽军屯止；沈阳守备第2总队防守由揽军屯东端起，至浑河沿止，东北守备第2总队沿浑河北岸警戒，西接沈阳守备第2总队，东至东陵南端止；骑兵第2旅在浑河南的北塔堡至苏家屯之线警戒。
在廖耀湘兵团被全歼后，卫立煌对防守沈阳不再抱有希望。他对前来沈阳部署防务的杜聿明说：从前我坚决主张守沈阳，蒋介石不肯守，现在什么也没有了，如何守法？遂于10月30日偕参谋长赵家骧及少数亲信人员，搭乘最后一架运输机逃离沈阳。此举。给蒋介行将丢失东北的责任推到卫立煌身上以难得的口实。11月10日，蒋介石下令将卫立煌撤职查办。南京国防部在《三十七年秋季东北方面作战经过慨要》中称：“卫总司令为东北最高军书长官，统负党政军全责，半载以来既无完善准备，匪军进犯时，指挥又届失当。更不能与城共存亡，损兵折将，散城失地，应予以处分。”
（二）东北野战军沈（阳）、营（口）作战部署
为全歼沈阳、营口地区国民党军，解放东北全境，中央军委于10月27日23时30分致电林彪、罗荣桓、刘哑楼：“当面敌人解决后，望以有力兵团（不少于三个纵队）星夜兼程东进，渡辽河，歼灭营口、牛庄、海城一带之敌，阻塞敌人向海上的逃路。”
“如果在目前数日内，沈阳一带敌军已经或正在向营口逃跑，则你们全军须迅速向营口、海城方向进击。”
在接中央军委上述电报之前，林彪、罗荣桓、刘亚楼已于27日11时30分和18时。作出迅速向鞍山、海城前进，歼灭沈阳南下之国民党军的部署；并令辽宁军区司令员陈奇涵、政治委员张秀山立即设法在辽河上架设浮桥，以便大军东渡辽河迅速向鞍山、海城前进，围歼由沈阳南下之国民党军。并说“此事万分紧要，务须办到”；又令第12纵队和自长春南下各独立师兼程向沈阳疾进。
28日零时30分，中央军委再次致电林彪、罗荣桓、刘亚楼：
“你们业已部署大军迅速向鞍山、海城前进，歼灭沈阳南下之敌，甚好甚慰”。希望你们立即抽出几个纵队于本日兼程东进，如能于29日渡过辽河，则沈阳国民党军逃跑不掉，否则，有于30日退到营口的可能。
遵照中央军委的指示，为阻止沈阳地区国党年向营口总退却，全歼卫立煌集团，解放全东北。东北野战军首长遂决定乘胜以主力向鞍山、海城、营口前进。又作了如下部署：
辽宁军区加速在海青湾架桥，准备大军东渡辽河；辽北各独立师速向抚顺前进，于抚顺渡河，向沈阳急进；第1、第2纵队向新民急进，包围与歼灭新民守军；第12纵队经古城子、大三家子，插到辽阳以南；第7、第8纵队由卡力马过河，向海城、鞍山前进；第9纵队经小边、五台子、海青湾过河，经牛庄向鞍山、海城前进。
鉴于沈阳、营口地区国民党军全线动摇，但沈阳周福成部未向营口退却，东北野战军于31日决定“同时歼灭营口与沈阳之敌。”命令第1、第2纵队，会同第12纵队及辽北独立第1、第3、第4、第12、第13师攻击沈阳；第7、第8、第9纵队，独立第2师、内蒙古骑兵第1师及第1兵团各独立师攻击营口。
为减少作战对城市的破坏和维持城市秩序，11月1日，林彪、罗荣桓、刘亚楼、谭政联署发出通告，规定了进城部队注意事项。
通告指出，沈阳为东北最大工业城市，人民解放军占领后即可完全巩固，对整个人民战争将有极大贡献，各部必须力加保护；该市外侨甚多，解放军一切行动极易引起国际注目。各部均须严格遵守中共中央的政策，切实维护纪律。《通告》约法6章。
1．战斗进展中及战斗结束后，应依战斗区分，保护工厂、仓库、银行、医院、行政、科学、文化机关，严禁破坏其公文、档案，参考资料亦不得乱翻。
2．各种物资，包括军火、汽油在内，一律不准搬运，待东北局管制委员会人员到达后，逐一移交清楚，以便统一处理、分配，犒劳各部队。如有自行搬移物资者，必须追究，责令退还。
3.严厉禁止特务、流氓、盗匪及市民趁机抢劫，破坏及拆毁房屋，违者应予镇压。
4.各外国领事馆及其侨民住宅及财产，一律由各部派兵保护。
暂时禁止进入翻查。如隐藏有敌伪人员及溃散官兵时，可暂予监视，待战斗结束后，采取外交方式解决。
5.各部应于战斗结束或战斗大部结束后，迅速移出城外，只留少数看守及巡逻部队和工作人员，负责维护秩序，办理移交。
6.任命陶铸为沈阳市卫戍司令，以独1、第1、第4师为卫戍部队，各部应听其指挥。
沈阳是解放战争以来人民解放军接管的一座最大的工业城市。为完整的接收和有秩序的管理好这座大工业城市，中共中央东北局预先成立了以陈云为主任，伍修权、陶铸为副主任的军事管制委员会，统一领导全市军管工作。
（三）解放沈阳