9月中旬，錦州國民黨軍發現義縣至錦州公路附近有解放軍及地方部隊活動，18日，九十三軍急令城北的暫二十二師及蒙騎兵向義縣方向掃蕩，到達七里河時，受到九縱隊二十七師八十團的阻擊。此時，國民黨在阜新方向也發現東北野戰軍南下跡象，即令北上掃蕩部隊退回葛王碑、薛家屯一帶，擔任前出警戒。暫二十二師駐薛家屯，蒙騎兵約1個團駐葛王碑。同時在錦州城西北方向，利用帽山的險峻地形和控制城北的有利條件，加修了1個連防禦的獨立要點，作為前出警戒陣地，派九十三軍暫二十二師副師長趙景高(新任職尚未去義縣)，指揮軍及各師工兵營，在此加緊施工。
薛家屯和帽山兩地都遠離錦州城北6公里以上，均處於孤立突出的位置，且對圍攻錦州極為不利。為此，22日，東總決心以八縱隊首長指揮八縱隊、九縱隊(兩個師)、三縱隊九師及炮縱以大膽的滲透動作，分割圍殲葛王碑、薛家屯之國民黨守軍。同時，令七縱隊出擊高橋、西海口，做策應配合。
第八縱隊由北線南下，於9月21日，到北鎮地區，又連夜急行，22日，到達五檯子地區集結。23日，制定了攻殲錦北守軍的部署：九縱隊以兩個師至二道河子、英屯、尹家墳一帶，以穿插滲透的戰術，割裂城內與城北守軍的聯繫，防止暫二十二師退回錦州或紫荊山，並阻擊錦州守軍出援。三縱隊九師控制流水堡、溫滴樓，為總預備隊，主要策應九縱隊作戰。八縱隊3個師主攻葛王碑、薛家屯，其二十四師配屬炮縱炮兵，24日，黃昏出動，經齊家堡子進到葛王碑附近，以一部迅速插至葛王碑以南，防止守軍退至薛家屯。炮縱炮兵進入上、下齊台集結。二十二師配屬縱隊炮營，於24日黃昏，在三角城子渡大凌河，25日4時前，進至富有屯、大業堡、羊草甸子，以主力配合二十四師攻打葛王碑，而後迅速南下主攻薛家屯；八縱隊二十三師於24日黃昏，在石窗子渡大凌河，進至南雙、曹屯、水泉、十五里屯之線，一部監視雙羊店、大凌河甸子(今凌海市)方向的國民黨軍一八四師，主力於25日3時包圍薛家屯，準備配合二十二師、二十三師攻殲守軍。二十四師與二十二師的戰鬥分界線為鐵路，鐵路(不含)以西歸二十四師，以東為二十二師，縱隊指揮所進入大富屯。
24日18時，九縱隊制定了插入錦北的部署：以二十五師1個團首先佔領345、444高地，主力進至二道河子南之鐵路、公路兩側五姓屯、營盤、邵屯之線。二十七師跟進，為縱隊預備隊，以1個團接二十五師守345高地，1個團至達子沿(今錦州西北達子營)西山準備增援。另1個團位於帽山屯、小石廠機動。二十六師以1個團插到葛王碑東南抓住守軍，主力包圍薛家屯。當夜，九縱隊在義縣西南地區全力向錦北地區開進。
九縱隊二十五師的行動，要在國民黨軍的防禦內橫穿15公里，是這次穿插錦北的關鍵，全師進行了思想動員，派出了偵察員深入了解了情況，要求部隊徹底清裝，每個人要明確打法，一旦失去指揮，要靈活機動，各自為戰。令各級指揮員靠前指揮，師長曾雍雅隨七十三團尖兵八連跟進指揮，全師提出：「鑽進去站住腳，就是勝利」的口號。24日黃昏，天下起了毛毛雨，二十五師隱蔽進至錦州西北的大勝堡，避開大路，沿老虎溝再向東穿插，老虎溝是兩大山中的一條山谷小道，地形險要，但國民黨軍防守不嚴，22時15分，進入老虎溝後，被地方保安部隊發現，師先頭七十三團經15分鐘戰鬥，迅速解除。七十四團在七十三團的右翼搶佔了老虎溝附近的觀音洞山等高地，以掩護七十三團的行動，走出大山在二郎洞村兩個團會合，分頭向預定目標急進，七十三團直插亮馬山、營盤一線，七十四團分別搶佔錦北達子營、五姓屯、白老戶屯各點，七十五團為預備隊跟進，佔領帽山以東何家屯、富有屯。25日6時，七十三團到達指定位置，國民黨守軍1個連在睡夢中當了俘虜。二十五師師長曾雍雅向東總報告了情況：「我師各部已到達指定位置，與敵激戰中」，東總回電：「你們已到指定位置，甚慰！望趕築工事、站住腳，堅決堵住南逃北援之敵。」
二十六師於24日23時，由大茂堡進至溫滴樓後，七十六團直插葛王碑與薛家屯之間，到達薛家屯以東李相屯、十五里屯一線預定位置。七十八團於25日凌晨2點，通過流水堡南溝，其三營1個排佔領車站，團主力到達薛家屯以南大屯附近，在公、鐵路以西梯次配備了兩個營，佔領陣地，準備阻擊錦州方向來援。
二十七師在二十五師後跟進，七十九團肅清觀音洞山、二郎洞山國民黨軍守軍，向市區警戒，八十團、八十一團合力對帽山形成包圍，並切斷了帽山守軍南去的退路，25日天亮時，八縱隊、九縱隊已全部到達指定的位置。
國民黨守帽山的工兵分隊，在24日夜睡夢中遭到攻擊，部分人員退到工事中據守，其指揮官暫二十二師副師長趙景高逃回市內。同時，在五姓屯、葛王碑、薛家等地的守軍均遭襲擊，覺察到錦北地區出現了情況，25日，為穩定防禦，以六兵團一八四師協同暫二十二師，在飛機和坦克的配合下，向錦北一線全面發動了進攻，企圖將插入的解放軍部隊驅逐出錦北地區。
在薛家屯方向，九縱隊二十六師七十八團擊退了國民黨軍2個連的試探性攻擊。同時，八縱隊二十四師向葛王碑守軍發起了攻擊，殲國民黨軍6個連。14時，薛家屯守軍見待援無望，便向錦州方向突圍，由於八縱隊二十三師六十九團未形成縱深梯次部署，使突圍得逞，在飛機的掩護下，騎兵在前步兵在後，以羊群戰術向南突擊，但又遭到九縱隊二十六師七十八團的頑強阻擊，國民黨軍曾一度突入陣地，七十八團動用了預備隊，最終封閉了突破口，在八縱隊二十四、二十三師等追擊部隊的配合下，除少數騎兵跑掉，南逃的2000多人被殲，騎兵團團長王耀雲被俘。在大薛至營盤之間2公里的公路兩旁，水泡子和溝里到處都是國民黨軍的屍體和戰馬，國民黨軍錦北的前進觸角被打掉了。
白老戶屯戰鬥遺址在亮甲山屯，九縱隊二十五師七十三團奮戰一天，先後擊退了國民黨軍1個團兵力的7次大的進攻，在國民黨軍的炮火下，該團五連的機槍手被炮彈炸起的土埋了7次，但炮火一停，馬上組織射擊，牢牢守住了公路，並配合七十五團和二十六師堵住了從薛家屯外逃的國民黨軍。
白老戶屯，據說最早是由白姓人家在此居住而得名，位於城北錦朝(陽)公路的東側，西與五姓屯隔路相望，西南靠近配水池要點，東北為大疙瘩據點。25日凌晨，九縱隊二十五師七十四團一連隱蔽進至此地，天亮時國民黨軍發現後，組織了約1個團的兵力，在飛機坦克的掩護下發起進攻，在連長陳學良、指導員田廣文的帶領下，全連打退了國民黨軍15次衝鋒，在三排八班的陣地上，只剩下戰士姚湘雲，10多個國民黨兵圍上來，逼他投降，他拉響了手榴彈，與之同歸於盡。戰至最後，全連只剩下37個人，撤到了村內西北處的一個院落中，以院子為據點繼續堅守，國民黨軍包圍了院子，但打不進去，於是就放火燒，戰士們就在火中打，國民黨軍又把機槍架在院子大門口，向院內射擊，戰士們用擲彈筒把機槍打掉。全連的子彈打光了，手榴彈也沒有了，戰士們燒毀了文件，砸了手錶和武器，準備和國民黨軍同歸於盡，黃昏時增援部隊趕到，全連勝利突圍，戰後一連榮獲「白老虎連」稱號，得「死打硬拼」獎旗一面，連長、指導員分別榮立三大功，並獲「戰鬥英雄」稱號。「白老虎連」當年戰鬥的遺址，如今依然保留完好，1963年9月30日，被定為省級文物保護單位。
25日，蔡家滴樓暫二十二師一團1個連在九縱隊的打擊下，逃向帽山與守軍會合，九縱隊二十七師對帽山形成圍攻之勢。26日，錦州城內的國民黨軍約1個營向二郎洞九縱隊二十五師陣地發起攻擊，經二十五師及二十六師一部的共同反擊，退回城內，九縱隊繳獲坦克1輛。至此，八縱隊、九縱隊已佔領了錦州北部地區，逼向國民黨軍外圍據點。
為了策應錦北作戰，東總令在八、九縱隊殲滅錦州城北暫二十二師的同時，七縱隊南下奪占高橋、西海口，以此來牽制錦西守軍，切斷錦州守軍的退路。高橋位於錦州與錦西之間的北寧路上，原為國民黨新八軍第八十八師駐守，後去錦州飛機場(1個團)接防。9月17日，新八軍暫五十四師由錦州大凌河一線移駐高橋，暫五十四師師直駐高橋城內及車站。25日，錦州北戰事緊張，暫五十四師留下1個營的兵力，主力撤回錦州。當夜，七縱隊以突然的行動越過大凌河，進至紫荊山以南宿營，派出1個營佯攻紫荊山，麻痹高橋守軍。為配合七縱隊的行動，東總令興城附近的四縱隊十二師隱蔽進至塔山，截堵高橋守軍南逃，但塔山守軍暫六十二師，未做抵抗主力退回了錦西。
27日拂曉，七縱隊十九師出擊高橋及西海口，殲高橋國民黨軍1個連，其餘逃向塔山，又殲西海口警察70多人。13時