根據中央軍委和平津前線司令部的命令，劉亞樓在1949年1月14日上午9時20分向各部隊下達了攻城命令。
那時的東北野戰軍可不是當年剛出關時的裝備了。在東北解放戰爭中，他們不僅繳獲了「運輸大隊長」蔣介石送上的大批美式裝備，還建立了自己的軍事工業。那時東野主力部隊的武器裝備不僅在當時人民解放軍中是最強的，就是和一般的國民黨軍隊相比，也毫不遜色。
東野六縱司令員洪學智在談到他那時的部隊時，是這樣描述的：
我縱原來的建制是3個步兵師，1個炮兵團。軍委和總部又撥給我們1個步兵師（獨立第六師）。與此同時，還補入大批翻身農民和解放戰士。……組織整頓後，每個步兵連190餘人，步兵團3200～3500人，師有13400～13900人，全縱隊共有63000多人，編製滿員超員，兵強馬壯，成了名副其實的「大軍」。
部隊的裝備也進行了調整，每個步兵連有機槍9挺，正副班長及戰鬥組長裝備衝鋒槍；每個步兵團，除原有的迫擊炮外，又增加了3～5門九二步兵炮；師炮兵營則增加了3～5門化學迫擊炮或重迫擊炮；縱隊炮兵團補充了大口徑榴彈炮。舊式武器也都換成了新的，步兵大多換成了三零步槍，其他裝備也有改善。
我們縱隊把繳獲的物資彈藥拉了五六十個車皮，除了縱隊的野炮團外，東野總部又配屬了兩個炮團歸我縱使用。眾多的汽車和由幾匹騾馬拉的炮車，在公路上一擺七八公里，十分威武。
單個縱隊是如此，從整個野戰軍來講，就在從東北向關內的開進途中，中央軍委於1948年12月9日發布命令，決定將東野原來的炮兵司令部和炮兵縱隊合併和擴大，改組為特種兵司令部，其下轄有炮兵第一指揮所、炮兵第二指揮所、戰車指揮所、高炮指揮所和工兵指揮所，以上各建制單位除了工兵指揮所是兩個團之外，都是三個團，此外還有一個直屬迫擊炮團。這就是說，我軍不僅有了自己的炮兵師，還有了坦克師（當時一般把坦克和裝甲車都叫作戰車），有了自己的高射炮部隊。
為了加強對特種兵的領導，林彪和羅榮桓將原一兵團政委蕭華調任特種兵司令員，原東野後勤部司令員鍾赤兵調任政治委員。原來炮兵司令部和炮兵縱隊的負責人蘇進、賈陶、匡裕民任副司令員，邱創成任副政委。
這次攻天津，特種兵就一下子出動了炮兵、裝甲兵和工兵共12個團。西面攻擊方向是第一主攻方向，炮兵由蘇進統一指揮；東面攻擊方向為第二主攻方向，炮兵由邱創成統一指揮。
由於我軍當時有了如此好的裝備，所以，當劉亞樓的一聲令下之後，我軍強大的炮兵火力就按事先安排好的縱深配置向敵人一齊開火。
單是我特種兵所出動的就有538門各種大炮（包括榴彈炮、加農炮、野炮、山炮和重迫擊炮）的炮彈向天津城內敵人的工事飛去。如果加上各個縱隊的炮兵，我軍的炮群就更為強大。僅以西線為例，就集中了密度空前的各種火炮1230多門，如果以突破正面為1500米計，幾乎每一米都有一門60毫米以上的火炮。而整個天津守軍的各種大炮只有50多門，只及我特種司令部出動的火炮的十分之一。我軍的炮彈準備也相當充分，因為單是在遼瀋戰役的戰場上，我軍繳獲的各種炮彈就有四十多萬發。
所以說，在火力上我軍對敵人是佔有著絕對的強大優勢。第一輪射擊是炮兵的「破壞射擊」，對各個預定目標總共打了一個半小時，將我東西兩路突擊部隊前方的敵人防禦牆和城牆都炸開了豁口，並將豁口附近的碉堡和其他工事大部摧毀。上午11時，又開始了第二輪「壓制射擊」，將敵人前沿陣地上的火力完全壓了下去，使護城河後面的敵人前沿陣地陷於癱瘓。我突擊部隊在一片炮聲之中順利地突入了天津城。步兵連隊突破以後，就在有關部位豎起紅旗，引導炮兵對前面的敵人陣地實施「延伸射擊」。一部分炮兵連隊就這樣跟在步兵連隊的後面擔任支援火力，一直打到了市中心。
這種炮兵和步兵緊密配合的攻城戰，在當時我軍的戰史上還是第一次，取得了很好的效果。
城西攻城部隊在一縱司令員李天佑的指揮下是從上午10時開始進攻的。當上萬發炮彈落在敵人的陣地上以後，一座座明碉暗堡被炸翻，一道道鹿砦和鐵絲網被掀掉，一處處護城河河岸被炸塌，一處處防禦牆和城牆被炸開了豁口。這時，敵人也進行了還擊，還有兩架敵機前來助戰。但是。敵人未曾想到在我們的陣地上還有高射炮，於是，兩架毫無防備的敵機都被打了下來。接著，我們的坦克迎著炮火，跨越彈坑，沖向敵人陣地；工兵進行爆破，進行排雷。步兵的各支主攻部隊的尖刀連跳出了戰壕，有如一群群下山的猛虎，向敵人撲了過去。這裡的守敵，是六十二軍六十七師。
尖刀連的首要任務是渡過敵人的主要防禦工事護城河。第一個衝到護城河邊的尖刀連是一縱二師四團的「紅三連」，在爆破手排除了障礙之後，架橋排跳進了冰冷的河水，架起了渡河的蘆葦橋。然後，向被我軍炮兵轟開的城牆口沖了上去。上午10時50分，英雄旗手王玉龍首先將紅旗插上了天津城頭。敵人立即向「紅三連」進行了瘋狂的反撲，雙方在城頭上展開了肉搏戰。這時，後續部隊沖了上來，把敵人壓了下去。
但是，「紅三連」在這場拼殺中傷亡過半，連長史德宏壯烈犧牲。
在其他突擊口，都是以渡河和破城為戰鬥的最難點。多數連隊是用事先準備好的各種架橋辦法架設橋樑過河的；有的連隊渡河時河水中的冰層較厚，戰士們就直接從冰面上硬沖；有的連隊渡河時河水較淺，戰士們就在結著薄冰的河水中蹚著水向前沖；有的連隊和戰車部隊配合好，將坦克沉到河底，然後在戰車頂上架橋。過了河之後，各部隊就直向防禦牆和城牆衝去。對於防禦牆和城牆的突破，大多數部隊都未曾遇到太大的困難。從上午10時50分一縱二師突破成功以後，到下午1時30分，全線的10個突破點，有9個突破成功。
在向城中突破的戰鬥中，東面進攻民權門的英雄尖刀連中出現了一位年僅20歲的英雄紅旗手。
民權門是東線最重要的門戶，由敵八十六軍的四個營防守，還有另外四個營作為機動支援。我軍衝擊民權門的是八縱二十四師七十團的尖刀一連。當炮兵的轟擊暫歇之時，一連用連續爆破在15分鐘內炸掉了縱深50米的敵人的11道障礙物，炸開了一條通道。戰士們從結著冰的護城河上沖了過去，又炸毀了敵人的幾個碉堡。在炮兵的再次強大火力支援下，一連和兄弟連隊打退了敵人的多次反撲，終於突破了民權門。這時，20歲的戰士鍾銀根高舉著戰前由師首長授予的上面寫著「殺開民權門」的紅旗，奮不顧身地把紅旗插上了民權門的城頭。敵人的各種武器都向他開火，他的兩腿被打斷，倒在了紅旗旁邊。這時，鍾銀根用盡全力，第二次扶起了紅旗。敵人的炮彈炸斷了旗杆，他也被炸昏了過去。
可是當他被槍炮聲震醒之後，又忍受著常人難以想像的劇痛爬向紅旗，用雙手抓緊旗杆，用兩肘撐地，第三次把紅旗豎了起來。直到犧牲，他的雙手仍然高高舉著。
攻進城之後，對於各部隊來說，最麻煩的是在城內縱深發展時的巷戰。由於天津城內的街道狹窄，彎曲複雜，敵人的工事修得很多，在戰鬥中，又要打敵人的工事，又要打敵人的反撲，還得要注意保護房屋建築儘可能不被打爛。為了進行恰如其分的指揮，幾個縱隊的領導幹部都隨著先頭部隊進了城，把指揮部就設在城裡。有時，甚至把指揮所放在最前面和先頭部隊一道走，例如六縱十七師就是如此。一縱二師的炮兵團五連在攻到羅斯福路的第十二警察分署時，由於樓多街窄，無法展開正常射擊，他們就把炮拆開，用肩扛上三樓，用聞所未聞的「大炮上樓」的打法打掉了敵人設在另一座樓上的火力點，從而保護了周圍的其他建築。正由於我軍從準備打天津到真正入城打巷戰，都十分注意以精確的戰術消滅敵人、保護城市，所以在整個戰鬥中，除了中紡七廠的敵人堅持頑抗，我軍在進攻中對廠房有較多損壞之外，包括天津最高建築中原公司和著名學府南開大學在內的建築物基本上都得以完好無損，這可以說是攻城戰鬥中難得的一個重要成果。
作為劉亞樓手中的總預備隊的六縱十七師，是一直等到先頭部隊已經突破之後，才被劉亞樓調出去的。劉亞樓給十七師的任務，是迅速進入城內進行巷戰突破。為了完成這一任務，十七師已經準備了好幾天。
除了在巷戰中最重要的爆破、隱蔽、扑打、聯絡等技術外，還要儘可能熟悉前進路線上的街道與建築。
十七師是從西路的一縱兩個師結合部的一條交通壕中進城的。為了便於指揮，龍書金師長和徐斌洲政委帶著師指揮所和先頭部隊四十九團一道行動。
四十九團的進展開始比較順利，不久就打到了天津自來水廠和南開中學附近。用炸藥