10月12日至14日，第3兵团各纵队分路向绥北、绥西进军。
至23日，第8纵队攻占陶林、乌兰花和武川；第1纵队攻占台格木、毕克齐；第6纵队攻占托克托、萨拉齐、察素齐和陶思浩；第2纵队攻占沙尔沁、包头。驻守包头的国民党军第22军新编第11旅1个团于22日晚弃城西逃，第2纵队以最快速度发起猛追，终于30日在包头以西120公里之哈拉忽洞将其全歼。31日，乘胜攻占绥北县、公庙店、长乐店和固阳城。至此，乌加河以东之绥西、绥北广大地区获得解放。随即展开发动群众。建立县（旗）区、村政权，建立人民武装及剿灭土匪等工作。至此，察绥战役遂告结束。
察绥战役历时近2个月，共歼国民党军2万余人，解放了绥远和察南广大地区，击破了察绥国民党军的防御体系，为尔后解放全绥远奠定了基础。华北第2、第3兵团在东西两个方向上相互配合，协同作战，使傅作义部的机动兵团徒劳往返。穷于应付，不能大量抽兵增援东北，胜利完成了配合东北野战军举行辽沈战役的战略牵制任务。
辽沈战役，是东北解放战争的最后一战，又是全国解放战争时期人民解放军同国民党军进行战略决战的第一个大战役。在北起长春，南至山海关，东起抚顺，西止阜新的广大区域内，双方投入兵力总共160余万人，各自集结精锐主力，使用当时最现代化武器装备，进行决定战争胜负的较量。结果以人民解放军取得空前胜利和国民党军遭到空前失败而宣告结束。
辽沈战役历时52天，东北人民解放军歼灭国民党军正规军1个“剿总”总部、1个指挥所、4个兵团部、11个军部，36个整师（旅），非正规军9个师（总队），共45个师，总计47.2万人。
其中毙伤5．68万人，俘虏32．43万人，起义、投诚9．09万人。俘虏及接受投诚的国民党将级军官209人，其中中将23人、少将186人。主要缴获：各种炮6546门、轻重机枪1.6293万挺、长短枪20．3971万枝、飞机9架、坦克160辆、装甲车180辆、汽车2261辆、战马2．3595万匹、大车1062辆、电台353部、炮弹27．018万发、枪弹2435万发，及其他大批作战物资和军用设施。
东北人民解放军为辽沈战役的胜利也付出了重大的牺牲。共损失人员6．9213万人。其中阵亡1．401万人（团以上干部18人）、负伤5．3329万人、失踪1874人；损耗各种炮127，门、长短枪4483枝、轻重机枪587挺、掷弹筒85具、手榴弹13．6169万枚、炮弹15．619万发、枪弹697．4万发、炸药3．8187万斤。
中共中央东北局、东北行政委员及各级党和政府，领导东北解放区人民全力支援前线，为辽沈战役的胜利作出了重要贡献。
战役期间，共动员支前民工183万人，出动担架13．7万副、大车12．9万辆，筹集粮食1．1亿斤。
中共中央、中央军委、毛泽东审时度势，运筹帷幄，根据战争形势发展，经过与前线指挥员民主磋商，适时制定了符合客观实际的作战方针与作战部署，并实施正确的战役指导，这是辽沈决战取得巨大胜利的根本保证。东北野战军领导人正确的组织指挥，野战军全体指战员的顽强奋战和东北人民群众的全力支援，使战役完全按照毛泽东设想的“最理想的”进程发展，将卫立煌集团就地歼灭于东北。
就辽沈战役的组织指挥而言，主要是正确把握和解决好了以下几个关键问题：
第一，制定并贯彻了东北野战军主力南下北宁线，“封闭蒋军在东北加以各个歼灭”的作战方针，将卫立煌集团全部封闭在东北而陷于各个被歼的命运。
第二，首先集中优势兵力、火力，迅速坚决攻克了锦州。从而完全封闭了卫立煌集团的陆上退路，彻底动摇了长春守军的信心，并为战役第2阶段求歼由沈阳出援锦州之西兵团创造了战机。
第三，抓住国民党军统帅部与前线将领之间的意见分歧与东、西两路援军惧怕远出被歼的心理，在攻锦作战的同时，部署了有力兵力阻击东、西兵团，并正确采用了阵地防御和运动防御战法。
第四，适时抓住廖耀湘西进兵团西奔东突，队形混乱之机，在迅速合围的同时，实施猛烈穿插分割，打乱其整个部署，使其未及收缩即迅速被歼。
第五，充分利用攻克锦州、解放长存、全歼廖耀湘兵团的威势，以最快动作，多路向沈阳、营口疾进，使沈阳地区国民党军残部既无法组织有效防御，又来不及退营口而全部被歼。
第六，适时地在华北战场组织察绥战役，牵制了傅作义集团，给东北决战以直接的有力的配合。
辽沈战役取得的大规模歼灭战的经验，对于战略决战的进一步展开并夺取最后胜利具有重要的指导意义。
辽沈战役的胜利，给了国民党蒋介石以沉重打击。是役中，蒋介石三飞沈阳，坐镇北平，亲自指挥，“半个月中几席不暇暖”，企图挽回东北败局。但他不谙时势，“不是从敌情、地形、敌我兵力对比及士气等有形无形作战要素来策定他的战略战术。恰恰相反，首先是从他的主观唯心判断出发”作决策，下命令，且指挥专断，“刚愎自用，而重要关头反不坚决”。加之将不用命，士无斗志，眼睁睁地看着卫立煌集团数十万大军丧失殆尽，终于回天无术。
蒋介石亲手丢掉东北和断送东北全部精锐师团，痛心疾首，“在北平吐血，回南京后又连续吐血”。回到南京后的当天（10月30日）下午，即召集紧急会议。“他以最阴郁和最悲观的腔调讲话”，“描述目前的军事形势为对日战争结束以来之‘最严重者’”。蒋介石承认：“这一次东北战役是我们革命史上最大的教训，也是我们革命过程中最大的挫折”；政府对东北问题的处置，犯了“战略上的一个重大错误”，即“国军精锐主力调赴东北，陷于一隅。而不能调动自如，争取主动：最后东北一经沦陷，华北乃即相继失守，而整个形势也就不可收拾了”
国外媒体和美国政府，对人民解放军辽沈战役的胜利和东北完全解放予以大量报道和评论。美联社报道说：“国民党在满洲的败北，已使南京突然紧张，人民已在公开谈论着政府迁移的可能性”。“一项长时间暗中谈论的蒋介石不辞去总统之职而出国一年的建议已经公开化”。路透社则称：“国民党在满洲的军事挫折，现在已使蒋介石政府比过去二十多年存在期间的任何时候都更加接近了崩溃的边缘。”美国驻华联合军事顾问团团长巴大维认为：“满洲和它的三十万左右最优秀军队的丧失，是对政府的一个令人吃惊的打击。就我看来，军队的丧失是最严重的结果，这实在是国军死亡的开端。共军增添了有三十六万人的军力，现在可以自由行动，进攻关内，对华北因此不可能有任何保全的希望。”
美国政府认为：“满洲的丧失对（国民党）政府是一个大悲剧，因为满洲是中国工业最发达的地区，这亦是原来吸引政府到那里去的原因。军队和资源的损失，尤其值得注意，没有军队和资源，在华北的安全的抵抗就成为不可能的了。”美国驻华大使司徒雷登更是悲观。他说：“我们非常不愿意地得到这样的结论：国民党现政府之日日崩溃是不可避免的了。”美国驻华使馆在致其国务院的报告中称：东北的失败是“国民党军最后一连串军事失败的开始”。
辽沈战役的胜利，东北全境解放，使东北野战军成为一支战略机动部队，东北解放区成为巩固的战略大后方，其意义是巨大而深远的。战役结束的次日。中共中央致电林彪、罗荣桓、高岗、陈云暨东北人民解放军全体指战员和东北全体人民，热烈祝贺东北解放战争的伟大胜利。
贺电指出：“东北是中国工业特别是重工业最大的中心，国民党反动政府在美帝国主义积极援助下，从一九四五年冬季以来就曾经用极大力量来抢占东北，先后投入兵力及收编伪军胡匪共达一百一十万人。依靠我东北前后方全体军民团结一致，英勇奋斗，并得到我关内各解放区的胜利配合，在三年的奋战中歼灭敌人一百余万，终于解放了东北九省的全部土地和三千七百万同胞，粉碎了中美反动派奴役东北人民并利用东北以挑拨国际战争的迷梦，奠定了在数年内解放全中国，然后将中国逐步建设为工业国家的巩固基础。”
《东北日报》于11月6日发表“庆祝沈阳解放，庆祝东北解放”的社论，指出：“沈阳及东北全部解放，美帝国主义及蒋介石匪帮所竭力投掷到东北来的血腥赌注，是全部输光了”；“美国帝国主义支持下的蒋介石，‘二满洲’统治。现在已在东北人民解放军的歼灭打击之下而一去不复返了。这是东北人民空前伟大的胜利。”从此，东北进入了一个新的历史时期。
辽沈决战的胜利有力推动了整个战略决战的顺利展开，同时也加速了中国革命战争的历史进程。10月31日，中央军委在致林彪、罗荣桓、刘亚楼的电报中指出：“中央九月会议规定五年左右建军五百万，歼敌正规军五百个旅，根本上打倒国民党的任务。因为战争迅速发展，可能提早一年完成。”11月11日，毛泽东在致林彪、罗荣桓、刘亚楼、谭政的电报中再次指出：“我全军九、十两月的胜利，特别在东北及济南的胜利，业已根本上改变了敌我利势。七月至现在四个多月的作战，共歼敌军近百万人。国民党全军（连近月补充者在内）现已不足三百万人，我军则已增至三百万人。九月上旬（济南战役前）中央政治局会议时所作的五年左右建军五百万、歼敌五百个正规军，根本上打倒国民党的估计及任务。因为九、十两月的伟大胜利，已经显得是落后了，这一任务的完成。大概只需再有一年左右的时间即可达到了。”
11月14日，毛泽东在为新华社撰写《中国军事形势的重大变化》的评论中，庄严向中外宣告：在战争第2年的头4个月中，人民解放军共歼国民党军100万人，现在国民党的全部军队只有290万人，人民解放军则增至300万人。从此，人民解放军不但在质量上早已占有优势，而是在数量上现在也已经占有优势。这样，使我们原来预计的战争过程，大为缩短。只需从现时起。再有一年左右的时间，就可能将国民党反动政府从根本上打倒了。