东北野战军参谋长刘亚楼闻听中央军委已经批准改打天津，心想平津战役之后，恐怕不会有什么大仗可打了，自辽沈战役以来，自己还未独立指挥过一次大仗，于是便请求由他来指挥攻打天津。在经过中央军委和平津前线指挥部同意后，刘亚楼率第一、第二、第七、第八、第九共5个纵队、22个师及2个炮兵师共34万余人，转兵包围了天津。
东北野战军三十多万人杀向天津，声势之大，惊天动地，当然也要惊动傅作义和蒋介石。坐镇南京的蒋介石最为焦急，因为华北的局势已经完全明朗，成为一盘死棋，现在他又被华东危局所牵，正愁没有机动力量可调，因此他坚持要傅作义南下，主动放弃平津，保存力量。12月23日，在他派徐永昌去北平劝傅作义未果回南京刚刚一个星期后，便又派他的次子陆军装甲兵司令部参谋长蒋纬国带着他的亲笔信飞往北平。这封信的主要内容是：“双十二事变”上了共产党的当，第二次国共合作，是生平一大教训。现在，你因处境艰难，又主动和共产党合作，我要借此一劝，特派次子纬国前来面陈，请亲自检查面陈之事。
蒋纬国当面再次代表蒋介石向傅作义许诺，只要傅作义由海陆两路撤至青岛，则由美军援助南撤，届时一定任命傅作义为东南军政长官，统帅所有国民党军队。
傅作义当然知道蒋的用意，因此在表示谢意后，长长叹了声；
道：“现在已是四面楚歌，南下不可能了，只有与古城共存亡，以报委座厚爱。”
蒋纬国无获而返，蒋介石仍不死心。1949年1月6日，第三个说客国防部次长、军统特务头子郑介民又携蒋的亲笔信来到北平。信中称：宜生弟，仰以全局为重，即放弃华北，率北方各军全部经济南撤回青岛，中央已商由美国海军舰队白吉尔司令，率海军接运部队撤回南京，由弟任东南军政长官，集中力量确保江南，勿再延误为盼。
郑介民也无良策，对傅作义仍是老调重弹。就在郑介民向傅作鼓惑时，传来了解放军向困守陈官庄的杜聿明集团发起最后总攻的消息。傅作义略带鄙夷地对郑介民说：“大势已去，南撤也是绝路，死路一条。”就此结束了谈话。
难道傅作义对大军压城就不焦急？当然不是。傅作义此时在中共和平政策的感召之下已决定探索和谈的道路。1月6日，就在郑介民到北平的同一天，他派出了自己的和谈代表。
傅作义的谈判代表是周北峰、张东荪。周北峰早年留学法国，回国后曾任山西大学法学院教授，是傅作义的同乡。从1937年起周北峰便作为傅作义的代表与中共打交道。傅作义与中共的接触，几乎都是由周北峰经办的，可以说是一位谈判老手。张东荪是中国民主同盟的副主席，燕京大学教授。他本是受民盟委派，来北平劝说傅作义与中共罢兵言和，巧的是，傅作义正好想请第三方面的党派或知名人士出面斡旋，这样张东荪便被委托与周北峰一起出城与中共谈判。
1月8日，林彪、罗荣桓、聂荣臻、刘亚楼等在北平郊外的八里桥同周、张二人进行了谈判。周北峰首先代表傅作义向解放军表达了四点意见：
1．北平、天津、塘沽、绥远一齐解决；
2．平、津等地要有其他报纸，即不只是中共一家报纸；
3．政府中要有进步人士；
4．军队不用投降或在城内缴械方式，采取出城分驻地用整编等方式解决。
当天，林彪、聂荣臻即将傅作义提出的四点意见向中央军委作了汇报。第二天毛泽东复电指示：
（一）所有军队一律解放军化，所有地方一律解放区化；
（二）平、津、塘、绥均应解决，但塘、绥人民困难尚小，平、津人民困难甚大。两军对峙，军民的生活都有很大的困难，故应迅速解决平、津问题；
（三）不使平、津地区免遭损失，人民解放军可以按照傅作义提出的条件，傅作义的军队调出平津城外，遵照人民解放军的命令开到指定地点，根据人民解放军的条例编整成人民解放军；
（四）双方代表在三日内规定具体的办法，平、津两城守军应在1月12日13时出城接受改编；
（五）释放所有被俘傅系军队的官兵，一律不作战俘看待。
根据这一指示精神，会谈形成一份纪要，交周北峰回城复命，并限定1月14日24时为最后答复期。
周北蜂刚一回城，傅作义便急召见他，当他看完这份纪要时，仰天长叹一声，陷入沉默。他手下还有几十万人，还是有资本进行平等谈判的，怎么能一枪不放就束手就擒呢？沉思很久，傅作义终于说话了：“你可以电告林、罗、聂，你们谈的内容和会谈纪要我已研究过了，还有些不清楚的地方，限定14日答复时间太仓促，不日你将同邓宝珊再去。”
本来让部队出城接受改编是傅作义自己提出的建议，解放军已同意了，他却又说时间仓促，明显缺乏诚意，想讨价还价。
当毛泽东接到平津前线指挥部拍来的电报时，简直有些愤怒了。
周恩来道：“傅作义困坐愁城，决心难下，看来这个决心还要我们帮助他下了。”
朱德看着地图说道：“天津？”
周恩来继续说：“对，打下天津，断绝傅部海上南逃的退路，北平的问题也就好解决了。”
毛泽东当即拍板：“好，打天津。定在哪一天？”
朱德答道：“1月14日怎么样？”
“好，就是这个日子。选择这个日子，是对傅作义的有力警告，这一天是答复期限的最后一天嘛，我们是有言而信的。”
双方的心思都想到了一起。傅作义的确想用天津来试一下解放军的实力。
替傅作义守天津的是天津警备区司令、津塘防守副司令、天津防守司令陈长捷。陈长捷同傅作义一样出身晋军，又同为保定军校毕业，因其与傅作义共事已久，对傅有多年的袍泽之谊。傅作义出掌华北之后，念其旧谊，就将陈从兰州调来华北出任天津警备司令。陈长捷钦敬傅作义的为人，又感知遇之恩，因而对傅忠心耿耿。在到天津后，对天津城防、部队训练、各项战备工作都抓得很紧，他常说：
华北非常重要，天津是华北的门户，更为重要，傅先生信得过我，让我来把这个大门，绝不能在我这里出差错。”
天津市区南北长12．5公里，东西宽不足5公里，地势低洼，河流纵横，北运河、子牙河、南运河等多条河流汇人海河，从西北向东南将市区分成两个部分和许多小块。市内多高大建筑物，郊区地形开阔，是一个地形复杂，易守难攻的城市。
设防坚固的天津碉堡工事始建于日军侵占天津时期。当时日军曾在市郊的主要交通要道，构筑红砖碉堡，高的有一丈多，低的则出地面数尺，碉堡周围都架设了铁丝网。日本投降后，美军接替了日军，加筑了一些铁丝网。1947年初美军撤走，第十一战区司令长官上官云相防守天津。在他的催促下，到1948年建成了长达84里的环城碉堡工事，各种大型碉堡380多个，还挖了一道宽5米、深3米的护城河，护城河内侧又筑有40公里长、6米高的环城土墙，土墙每间隔30米就有一个碉堡，墙上布满了铁丝网和电网，墙后是纵深碉堡群。
陈长捷到任后，进一步加固已有工事。为了在城外形成有效射击区域，他下令把城周围数里以内的村庄一律焚毁，造成无人区，形成一片旷野，并在这一带埋设近4万颗地雷。仅此举就使上万户人家，流离失所，无家可归。他还将原来的护城河由5米拓宽为10米，由3米加深为5米。水深经常保持在3米左右，人跌进去立即没顶。在天津被围后，他又充分利用天津河流纵横、水网地带的特点，利用天寒地冻每天让士兵在城墙上面泼水，造成冰冻滑坡；为防止护城河水面结冰，保持很深水位，下令关闭了天津附近的所有水闸，让运河，海河的水都流人护城河，致使护城河水溢出，泛滥成灾，天津附近二三十公里的地方都被河水淹没。
防守天津的国民党军计有两个军部、10个师，连同特种部队及徽团共计13万人。陈长捷将天津市区划分为西北、东北和西南3个防区及1个核心阵地。其具体部署是：新开河以北及以西、南马路以西为西北防区，防守重点在小西门方向，由第六十二军防守：新开河以南、海河以东为东北防区，防守重点在民族门方向，由第八十六军并指挥第三0五师防守；海河以西、南马路以南为西南防区，由第九十四军第43师防守；海河以南，墙子河以北，海光寺以东为核心阵地，由天津警备司令部宪兵团等防守。警备司令部设在海光寺附近。
陈长捷对经他改造过的工事和防守部署颇为自负，自诩为“固若金汤”。一次傅作义问他：“共军围城，你能独立撑多久？”
陈长捷故意拿长春作比，说：“不会比长春差，起码也耗他半年。”
其实，天津虽然防守严密，城池坚固，但也决不是无懈可击。在天津的2个军10个师共13万人的守敌当中，有5个师在东北战场上遭到过东北野战军的重创，其中第一八四师曾遭受过毁灭性的打击；
有2个师是由地方部队改编而成的，战斗力很弱。而且，天津自被解放军团团包围后，已成一座孤城，守军士气普遍低落。
刘亚楼领命后，充分分析了敌情特点，认为天津南北长、东西狭，各种高大建筑物多在南部，一般平房在中部，市郊开阔，南部多为水网区。守军重兵集中于中部和北部，南部防守较弱，敌人在防御上形成了这样的特点：北部后备强，南部工事强，中部皆平常。根据这一特点，刘亚楼决定首先实施东西对进，拦腰斩断敌人的防御体系，然后再向两翼扩展。简单说就是：东西对进，拦腰斩断，先南后北，先分割后围歼，先吃肉后吃骨头。
在兵力部署上，刘亚楼以第一纵队司令员李天佑、政治委员梁必业指挥第一、二纵队、特种兵部大部炮兵和20辆坦克，由西向东突击；以第七纵队司令员邓华政治委员吴富善指挥第七、八纵队、特种兵部队炮兵一部和10辆坦克，从东向西突击，两路以城内金汤桥为会合点，完成拦腰斩断任务；之后分两路向南北进行穿插，打乱敌军的防御体系。为配合两路主攻，经九纵和十二纵的三十四师由南向北进行佯攻，另以六纵十七师为总预备队。
一切俱备，只欠东风。1月13日17时毛泽东代表中央军委致电平津总前委，同意攻打天津的意见，同时指出：
攻天津时除应注意工厂外，还应注意学校。如果敌人占据学校顽抗非用战斗手段不能解决时，自应使用战斗手段，即使有所破坏亦在所不惜；但如果使用劝降方法亦能解决时，则应使用劝降方法，以减少对学校的破坏程度。
1949年1月14日清晨，华北海滨城市天津的上空，像往常一样。弥漫着白茫茫的浓雾。上午10时，浓雾刚刚散去，在天津城外解放军的500多门火炮便发出了怒吼，东北野战军总攻天津的作战开始了。
瞬间，天津的大地开始颤抖了，成千上万颗炮弹带着刺耳的啸声，划破长空飞向天津城的城墙上、碉堡上。天津城头但见烟尘滚滚，砖石横飞，敌军的碉堡在火光与烟雾中纷纷倒塌，护城河前的地雷也被引爆，陈长捷精心赶制的铁丝网在爆炸声中飞上了天空。敌军的炮火完全被压制了，赶来助战的两架敌机刚刚飞临战地上空，就被高射炮一顿狠揍，拖着浓浓的长烟坠落了。
40分钟后，嘹亮的冲锋号在轰隆隆的炮声中响起，突击部队发起了冲锋。在40辆坦克的掩护下，工兵迅速排除残存的地雷、鹿砦、铁丝网，紧接着爆破组、架桥队相继而上，步兵突击队紧随其后，汹涌的攻击波浪像决堤的洪水冲向天津城。
天津守军本来想以护城河为护身符，可是当突击部队来到护城河时。出乎意外的是，河水结一层厚厚的冰。守军怎么也没有想到，在经几次连续放水之后，护城河河面上的冰越结越厚，到解放军发起总攻时，冰层已厚得可以过人。突击部队所准备的渡河工具，完全用不着了，而守军所恃的安全带，一下子变得不安全了。
由于护城河可以过人，更便利突击部队的冲杀，10时50分，一纵就攻占了西城的突破口；11时，二纵也攻上了城头与敌展开白刃战。刚刚从炮火的震荡中清醒过来的敌军拼命反扑，在城东、城西各突破口，敌我双方展开了一场恶战。
然而，随着解放军后续部队潮水般地涌来，敌军的反扑很快即被粉碎。11时半，各突击集团分别从东、西、南三面攻入城内，并向纵深迅速发展。
冲进市区的解放军，编成“四组一队”的战术队形，交替掩护。
穿插分割，进行逐屋逐街的争夺战。一路上，爆破手爆破碉堡，工兵在墙壁上凿开洞口，开辟道路，步兵则勇猛冲击，一面清扫，一面突进。
指挥所也随后跟进。第一纵队副司令员曹里怀乘着坦克冲进市区，当他来到二师师长贺东生的指挥所时，招呼贺东生跳进坦克，就向前冲。一路上撞大楼，摧碉堡，一往无前，所向披靡。当夜幕将要降临时，纵队司令员李天佑和政委梁必业也将指挥所迁到市区，在地害里就近指挥战斗。
到15日5时，东西对进的两个突击集团，有不汤桥胜利会师，天津守敌被拦腰斩断，阵地分成数块，陷于极度混乱状态中，能逃则逃，能藏则藏。一纵队一个指导员带一名战士，一枪未放就将500多敌人缴械，还有一个连一下子俘战1845人。
陈长捷的警备司令部在地下室里。上午12时，陈长捷正以无线电话向北平的傅作义报告战况。他无法相信，自己固若金汤的工事，怎么会在一夜之间被解放军突破。正在这时，随着一声“共军打到大院门口啦！”已有数名解放军战士在手榴弹的爆炸声中冲进司令部。
“不许动，举起手来，你们被俘虏了！”
解放军一声猛喝，在微弱的灯光下，七个国民党军官颤抖地举起手来，其中有三四个是将官。陈长捷对着还拿在手上的话筒本能喊了一声：“他们来了……”
“他们来了……”成为陈长捷向他的长官报告的最后军情。
陈长捷在解放军战士的看押下，吃力地下达了他在天津的最后一遵命令：“投降。”电话员立即在电话前向各方面转达这一命令，一时“投降！”“投降！”之声，在地下室里响起来。
陈长捷下令投降后，天津城内的枪声，逐渐稀疏下来。到下午3时。据守天津城区的一五一师也放下武器投降。
天津战役从1月14日上午10时总攻开始到结束，前后只用了29个小时，共歼灭守军1个警备司令部、2个军部、10个整师和一些特种部队，总共歼敌13万多人，警备司令陈长捷、副司令秋宗鼎，八十六军军长刘云瀚、六十二军军长林伟俦、市长杜建时等军政要员全部被俘。
17日，塘沽守敌5万多人，闻听天津已失，顿像丧魂落魄之犬，争先恐后爬上船去，由海上南逃。塘沽也获得解放。
解放军攻占天津，傅作义在平绥线上的长蛇阵，不但西边的尾巴被斩掉，连东边的头也被割断了。剩下的只有最后一个据点——北平古城了。战局发展到此，北平守敌已成网中之鱼，等待最后的解决了。
平津前线中的刘亚楼将军