二縱隊進入突破口後，一梯隊十五團分別從惠安街、良安街之間楔入市區，國民黨軍出動坦克、裝甲車阻止二縱隊前進，並實施炮火攔阻，一梯隊團擊毀了國民黨軍兩輛坦克。十五團一、三營沿大街向南突擊，其二營沿鐵路向火車站方向發展進攻。十四團沿鐵路南側馬路(今延安路)向東發展進攻。
當十五團三、八連越過鐵路，進至路基下第一排草房時，國民黨軍組織了1個連的兵力進行反衝擊，八連二排正面抗擊，三連二排從右翼迂迴，殲其大部。三連和八連乘勝佔領了第二排房子，國民黨軍又以兩個排的兵力實施反衝擊，在兩個連的打擊下，守軍大部被殲。接著三、八連依託有利地形，發揚火力，打退了國民黨軍兩次反衝擊，乘機向縱深發展。
12時許，三連進至惠安街，發現一個國民黨軍迫擊炮陣地，立即將其圍殲，俘70餘人，繳獲了4門迫擊炮，完成了鞏固突破口的任務。一營二梯隊加入戰鬥，繼續沿惠安街穿牆打洞攻擊前進，13時左右，一營先頭進至老城附近，遇國民黨軍1個多連兵力的反衝擊，二、三連依託有利地形，組織火力，將其殲滅，俘200餘人。此時，二縱隊劉震司令員命令：「向高等法院(今和平路，錦州市中級人民法院原址)地區進攻，配合友軍，殲滅敵人主力」。十五團主力當即向東進攻，街道被國民黨軍封鎖了，只有挨家逐院掏牆打洞地前進。十五團主力控制了兩條街後，進至靜安街(原永安監獄、老中級人民法院路南)，殲滅了錦州醫院(偽滿時期稱赤十字病院，也有稱為陸軍醫院，今錦州市中心醫院)的守軍。
當年「國際倉庫」遺址支援十五團的坦克二連的7輛坦克剛進城，接到指揮部的命令，迅速開進到橋南約1公里處的凹地隱蔽待命，檢修了車輛，補充油料和彈藥，接著以3輛坦克轟塌了一條大十字街中心的紅磚大碉堡，打通了一條2000米長的大街。同時，十五團二營沿鐵路向東發展進攻，迅速擴大了戰果。
二縱隊五師的二梯隊十三團、十團，從十四團、十五團之間加入戰鬥，十三團即向監獄(今和平路，原永安監獄)實施攻擊，十團沿惠安街向錦州老城推進，在坦克分隊的掩護下，攻克了老城西北角的三官廟，殲國民黨軍1個連，而後沿老城外保安街，向東發展，又殲1個工兵連。18時，十團奉命撤至三官廟集結待命。十一團緊隨十團其後，經定安街、保安街，迂迴至錦州醫院北側。
人民解放軍突破錦州城防後，向縱深發展。
23時，十三團進到監獄附近時，遭到國民黨軍的阻擊。監獄四周設有圍牆，牆上設有電網，三面臨街，四個大門被堵死，易守難攻，守軍約1000人，為及時協助十五團殲滅高等法院之守軍，副團長王亞民率三營直插高等法院，二營攻擊監獄，六連首先發起攻擊未奏效，團長又集中輕重機槍、九二步兵炮、迫擊炮掩護四連繼續攻擊，監獄大門被轟開，四連乘機攻入院內，五連隨後進入，守軍一部向南突圍，十一團、十三團南北夾擊，將其殲滅。
今錦州市民用建築設計院處曾為國民黨錦州市政府所在地17時，十四團在向東攻擊中，遇到國際倉庫(今延安路2段駐軍某部院內)1個營的國民黨軍的頑強抵抗，國際倉庫原為日偽時期的「國際運輸株式會社」，是火車貨物的轉運場，院內有一座車庫，下面有一個地下室，十四團與坦克分隊相配合，一個坦克連在大院南面攻打沿街的火力點，阻止南部國民黨軍向大院增援，另1個坦克連支援步兵攻擊，將守軍殲滅，部隊衝進院子內地下室指揮所時，守軍的留聲機還轉著。這時，五師參謀長汪洋來到十四團，命令繼續向東面的天泰和燒鍋(今延安路叉車大修廠院內)大院進行攻擊，大院里有1個團部和1個營的兵力把守，圍牆外有一條幾米深的壕溝，院牆上有兩個鋼筋水泥碉堡做支撐點，外圍還有幾個磚砌的碉堡，守軍憑藉這些工事進行頑抗，院內的守軍還向外反衝擊，十四團二營的指戰員跳出塹壕和國民黨兵拼刺刀，坦克加大油門猛烈撞擊碉堡，壓制火力點，將反擊的國民黨軍壓縮在100米的開闊地上，打死軋死200多人。在坦克分隊的支援下，激戰40分鐘，攻佔了燒鍋，俘500多人。
20時，十五團三營進至上海路，包圍了電業公司(今兒童公園南側)附近的國民黨一八四師師部，在軍事打擊和政治瓦解下，使1000多人投降，繳汽車幾十輛。一營邊打邊進，逼近了高等法院。十七團隨四師進入城內，21時，其先頭部隊進至白雲公園奉命加入戰鬥，向東側市政府(今中央大街路西，錦州市民用建築設計院，有的資料稱市公署)方向進攻。市政府為東西兩個大院，有國民黨軍裝甲兵一部把守，東院臨中正大街有一棟樓房，院內築有一處地下室，與東牆外地堡相通。22時，該團一連發現市政府西側院內有小股國民黨兵往汽車上裝物資，一排三、四班乘其不備，發起衝擊，俘40餘人，繳獲汽車12輛，接著一、二排並肩向東院攻擊，在火力的支援下，迅速越過矮牆，守軍慌忙向樓內和地下室逃竄，三排以火力掩護，二排沿北圍牆尾隨追至樓上，先敵開火，斃傷20多人，繳獲重機槍1挺，一舉奪占市政府大樓。
一連三、四班迅速向交通壕逼近，以火力將壕內之守軍驅逐，切斷了地下室與地堡內守軍的聯繫。而後，分別沿交通壕向兩翼攻擊，一舉殲滅了圍牆東和東南側地堡內的國民黨軍，地下室內20多人被迫投降。22時50分，肅清了院內守軍殘部，繳獲裝甲車5輛。市政府路東是稅捐局大樓(偽滿時期稱，國民黨時期為三青團團部，今東方紅旅社院內北側)，鋼筋水泥結構的兩層樓房，牆厚有0.7～0.9米，北為郵管局，東南為國民黨六兵團司令部，是國民黨軍中央防守區，兵力火力相對集中，稅捐局大院由國民黨軍暫十八師一團五連配屬1個機槍排防守，四周有兩道鐵絲網，四角各有地堡一個，似交通壕相連接。十七團一連剛剛佔領了市政府。
23時許，國民黨軍組織了約1個連的兵力，在裝甲車的引導下以炮火相支援，分別從稅捐局大院南北兩側路口向市政府反衝擊，一連一、二排佔領大院圍牆的南北段，進行抗擊，三排依託樓房壓制稅捐局大樓火力，控制街頭路口，三班以集束手榴彈炸毀裝甲車1輛，國民黨軍回竄，接著國民黨軍又依託稅捐局大樓，實施了兩次反衝擊，均被擊退。15日零時，團令一連於拂曉前攻佔稅捐局大樓，一連採取爆破與突擊相結合的打法，以八班和十一班組成爆破班，在樓西側兩窗之間實施重量爆破，二排擔任突擊分隊，一排為二梯隊，三排(欠十一班)為預備隊。
「省公署大樓」今照3時30分，一連集中火力封鎖窗口，炮兵實施抵近射擊，將西北角地堡摧毀，爆破班以7箱炸藥將樓房炸開了3米寬的口子，經20分鐘的激戰，二排和一排乘勢攻佔了大樓，接著二排又用爆破筒炸毀了西南角的地堡，以火力壓住東南角的地堡，通過喊話，國民黨軍10多人投降。5時，該連進至六兵團司令部西側，與三縱隊七師會合。15日晨，十三團和十五團一營包圍了高等法院，一營準備攻擊時，發現手榴彈、爆破筒都打光了，九二步兵炮已無炮彈，經向師請示，派人送來了9發炮彈，6根爆破筒和一批手榴彈，進攻部隊分別從西北和東南兩個方向發起進攻，十五團三連王德明等5位勇士首先衝進院內，俘700多人，經激戰，將守軍全殲。10時，十四團和十五團在白雲公園會合。
三縱隊先頭部隊在城北突破城防後，國民黨軍暫二十二師依託省公署大樓的附近高大建築物，拚命進行反擊，三縱隊後續部隊受阻，發展極為困難，縱隊當機立斷，令七師十九團、八師二十三團圍攻省公署大樓，箝制守軍，七師、八師主力及九師由八師突破口突入，六縱十七師從八師左翼入城。17時許，七師和八師主力入城後，繞經萬年街(今萬年里)直插市內展開巷戰，九師隨七師後跟進。19時，八師二十二團經大同街(今勞保南里)越過鐵路，協同兄弟部隊圍攻鐵路局。九師二十七團不顧三面火力封鎖，一舉攻佔了師範學校(今北京路空軍第三飛行學院東側院內)，打開了向縱深發展的道路。該團一營繞過國民黨軍火力點，向南猛插，進至鐵北水塔附近，遭一幢小樓和地堡內火力的阻擊，突擊組一連三排傷亡較大。在緊急關頭，八班戰士廖文祥，自動代理班長，帶領全班避開火力點，繞過兩道院牆，用10枚手榴彈打下了1個大母堡和4個碉堡，殲守軍1個營部和1個排。21時，二十七團越過鐵路，直插白雲公園，一營一連進至白雲公園後，殲1個榴炮營，繳獲美一○五榴彈炮12門。戰後，二十七團一連榮獲「錦州尖刀英雄連」稱號，戰士廖文祥被授予「戰鬥英雄」稱號。22時30分，九師二十五團經神社至鐵路南，迂迴包圍火車站，二十六團向沙家墳(今鐵北文政里)方向進攻。
15日凌晨，十九團在二十三團一部的配合下，圍攻省公署大樓，這是日偽時期錦州省公署所在地，主樓居高臨下，是城北一帶的制高