11月1日拂曉，東北人民解放軍向瀋陽發起總攻。
總部命令：第二縱和第一縱隊為主攻，從西郊和西北部突破，由二縱司令員劉震負責統一指揮。
人民解放軍步兵部隊和戰車部隊迅速掃清外國，向瀋陽市區開進劉震，這位當時只有33歲的年輕將領，已是身經百戰。他是湖北孝感劉家嘴人，16歲就參加了縣游擊大隊，17歲加入中國共產黨，18歲參加中國工農紅軍第二十五軍，歷任排、連、營、團、師領導職務，參加了紅軍長征。抗日戰爭中任八路軍第一一五師第三四四旅旅長，率部在冀魯豫和豫皖蘇地區開闢抗日根據地。1945年劉震任新四軍第三師副師長，隨師長黃克誠率全師從蘇北徒步到達東北轉戰於南滿、西滿各地，行程何止八九千里。
八千里路雲和月。
現在，劉震舉起望遠鏡，向瀋陽城區方向觀察。煙霧迷濛中，鐵西區工廠的煙囪，隱約可見。
瀋陽城，如同一座迷宮，一個怪獸，蹲伏在那裡。
經過漫長的征途，漫長的歲月，進攻東北最後一個大城市的最後一戰，終於開始了。
時間到了。
劉震考慮到，瀋陽殘敵雖然為數不少，但已成驚弓之鳥，軍心動搖，士無鬥志，殲滅這樣的敵人，不需要等各路主力部隊到齊後再發起攻擊，二縱隊應儘快向當面敵人發起進攻。於是他立即部署了戰鬥，令二縱五師主力和四師、六師從鐵西區由西北向東南並肩進行縱深戰鬥。
此時，一縱隊司令員李天佑也打來電話說：「老劉，我們部隊到齊了，總部命令由你統一指揮」。
劉震說：「現在戰局的發展不需要作統一部署了，你們從皇姑屯進城趕緊肅清殘敵抓俘虜吧！」
對瀋陽外圍的進攻11月1日前兩天即已開始。遼西會戰結束後，東北人民解放軍第一縱隊、第二縱隊自遼西揮師東進，直指瀋陽；包圍長春的5個獨立師於長春解放後揮師南下，也急速向瀋陽前進；第十二縱隊於長春解放後，即奉命繞過瀋陽向海城前進，以控制營口，封敵向海上逃跑之路，然後轉向瀋陽。各路大軍士氣旺盛，日夜兼程，從四面八方向瀋陽地區合圍。
10月28日，十二縱隊解放鐵嶺，國民黨第五十三軍一一六師三四六團向其投誠；接著又在瀋陽北郊全勝堡殲滅國民黨東北第一守備總隊，少將總隊長彭定一被俘。
第一、第二縱隊於10月29日解放新民縣。國民黨第五十三軍一三○師三九○團在裕國車站被殲。東北人民解放軍獨立一師、獨立四師從瀋陽北郊、東北郊，獨立十三師、獨立三師從瀋陽東陵一帶先後向國民黨守軍發起進攻。
10月31日，第一縱隊、第二縱隊、第十二縱隊都已從西北方向逼進瀋陽，遇到國民黨嫡系部隊第二○七師的頑抗。
第二○七師是蔣介石嫡系青年軍，官兵大部分是國民黨員，受反動思想影響較深。該師全系美式裝備，戰鬥力較強。師長戴朴，堅決為蔣介石賣命。二○七師下轄三個旅(每旅三個團，相當一個師的兵力)，除第三旅隨廖耀湘兵團西進被殲外，一、二旅擔任瀋陽西郊至西南郊，即從裕國車站起經於洪屯車站到攬軍屯及渾河北岸全部防守任務。師部及一旅駐鐵西，二旅駐南郊河堡，主要任務是阻滯解放軍東進的第一、第二縱隊的前進路線。第二○七師的東面陣地與暫編五十三師銜接，扼守撫順至瀋陽的公路要道，由二旅五團擔任防務。從第二○七師整個兵力部署可以看出，瀋陽四郊的防務，差不多有半數由該師擔任。
東北人民解放軍第十二縱隊之一部與第二縱隊五師，由西郊向蘇家屯奔襲時，二○七師憑藉堅固的工事與猛烈的火力頑抗，使解放軍傷亡較大。
第十二縱隊攻城部署是，右翼三十四師首先攻佔沈南制高點莫子山和白塔堡，再向渾河發展，並以炮火壓制渾河機場；中路三十五師首先攻佔沈南最大的火車站蘇家屯，然後沿鐵路向渾河鐵橋發展，相機奪取渾河鐵橋；左翼三十六師在渾河北岸，向瀋陽西南楊士屯以南地域攻擊前進，策應主力北渡渾河。
縱隊的主攻方向是蘇家屯及其以北地區。蘇家屯距瀋陽30華里，是從南面進入瀋陽的重要通道。沈南渾河沿岸系東北第二守備縱隊擔任警戒。當三十五師前衛一○四團進至蘇家屯西之格家屯時，首先與蘇家屯敵派出之警戒打響，俘敵30餘名。經審訊俘虜得知，蘇家屯駐有國民黨軍二○七師暫編第十團團部和兩個營。
一○四團和一○五團各展開了一個營，從東、西兩面包圍蘇家屯，並派出一部兵力炸斷蘇家屯至高樓子鐵路，準備打由瀋陽來援之敵。經過近5個小時激戰，殲守敵700餘人，繳獲輕重機槍近40挺。此後，調整部署，一○五團為前衛，繼續沿鐵路向北搜索前進。當進至下河灣、三間房一線時，遇國民黨軍頑強阻擊，傷亡較大，據俘虜稱：該線守軍系二○七師二旅四團，配屬有一二○重迫炮3門，戰防炮5門，為沈南主要防禦地帶，碉堡三五成群，每百米築有大型永久工事一座，村頭、巷口重要地段設有暗堡，陣地間有交通壕貫通，還有鐵絲等副防禦設施。主陣地前地形開闊，不便接近攻擊。故一○五團激戰多次反覆衝擊，皆未奏效。
第二縱隊五師十三團，乘膠輪大車渡過遼河趕往遼陽截擊敵人，途中聞遼陽已被兄弟部隊佔領，且瀋陽之敵並未逃走，乃折返蘇家屯與十二縱相遇。十三團積極要求參加攻取下河灣之三間房戰鬥。於是，十二縱隊決定三十五師組織一○三團協同五師十三團攻殲該敵。僅20分鐘，佔領了敵之前沿陣地，將敵壓縮在車站內。戰鬥向縱深發展，經一小時激戰，佔領了敵之核心工事，殲敵一部，殘敵向東北逃去。但由於一○三團求戰心切，沒有偵察地形，未組織好火力，協同也不好，損失不小，團政治委員朱嗣玲、參謀長牛學儉不幸壯烈犧牲。
該團一營跟蹤追擊，激戰2小時全殲守敵，斃傷俘600人，繳獲三七戰防炮和化學迫擊炮多門等武器。其餘為十三團所俘獲。從此，瀋陽的南大門被我打開。一○三團和一○四團在師政委栗在山率領下，不顧渾河鐵橋敵之冷槍冷炮射擊，迅速向市區衝去，徑直攻進鐵西區，控制了兵工廠，佔領了杜聿明官邸；一部進抵市區東部，繳獲了大批輕重戰器和物資，俘敵萬餘人。
十二縱右翼三十四師一○一團首先奪取了白塔堡東側制高點莫子山，然後直插白塔堡西北方向的上河灣，割斷了白塔堡與上河灣的聯繫；一○○團從西向東，一○二團從南向北，對白塔堡守敵二○七師一個團展開圍攻。激戰中，一○一團利用兩名被俘的敵下級軍官進入白塔堡給敵團長送信，要他立即命令所屬交械投降。敵團長見大勢已去，表示願意談判投降。該團即派出兩名幹部進入白塔堡，與敵團長達成協議：
(1)放下武器投降；
(2)保證武器彈藥和一切物資完好無損；
(3)我保障投降人員的人身和個人財產安全。
經三十四師政委譚友林批准，命令各團停止攻擊，分三路進入白塔堡，共受降和俘敵3500餘人。
左翼三十六師以一○八團為前衛，一○七團在一○八團左側與之並肩搜索前進，一○六團為師預備隊隨師指揮所跟進。一○八團前衛八連進至瀋陽西南的榆樹台時，突遭敵二○七師一旅一團第三營炮火阻擊。該連被敵火壓制在距敵地堡僅20米的開闊地里，傷亡嚴重，幾次組織爆破均未成功。三營長蔣順學及時調整部署，命八連正面攻擊敵同時，調九連從敵側後迂迴，切斷敵之退路，七連從左側攻擊敵之大地堡，配合八、九連攻擊。
激戰中，七連戰士江維隻身衝到敵地堡前，向地堡投進一顆手榴彈，敵仍不投降，他就把三顆手榴彈捆在一起，拉開彈弦，衝進地堡，把地堡摧垮了。這位解放不久的英雄戰士也獻出了寶貴的生命。戰士們懷著悲憤和仇恨，奮勇沖向敵人。九連長宋傑帶一個排搶佔了敵人的交通壕，並沿交通壕攻擊前進，直插敵營指揮所，俘獲了正在用電話指揮作戰的敵營長，命他下令放下武器。
這顆「釘子」終於被拔掉了。後續部隊急速向市內鐵西區衝去。這時，一○六、一○七團均已先機攻入市區。一○六團收降了敵人一個裝甲團，參謀長楊晨光坐上敵之裝甲車，率一個排直搗敵「剿總」司令部，砸掉了敵「剿總」司令部的牌子。一○八團收降了敵人一個炮兵團兩個步兵團，進抵敵東北「剿總」副總司令馬占山的松北綏靖司令部，收降了馬占山的警衛部隊。全師共俘獲敵官兵1 2萬餘人，收繳了大量車輛和物資。
主力一縱、二縱及遼北各獨立師也已經攻進瀋陽市區。敵軍分崩離析，十分混亂，紛紛尋找解放軍請降。但有的仍在頑抗。
第一縱隊三師於10月31日下午向國民黨主要防區——鐵西區之二○七師之一部發起了衝擊。該防區由兩道防線組成，既有水壕、鹿砦，又是群壘密布，鐵絲交織。三師師長劉賢權令八、九兩團向第一道防線突破打開兩個口