5月18日夜，四平守軍相繼撤出陣地，悄然脫離戰場。歷時一個月的四平保衛戰結束了，這場規模空前的大戰，我軍雖然給國民黨軍隊以沉重打擊，但是自己也付出了巨大的代價。
據東北野戰軍司令部後來的統計：「四平保衛戰中我軍傷亡總數達8000人以上，部隊元氣損失甚大。黃克誠之3師7旅，原為井岡山老部隊，四平撤退後僅剩下3000餘人，失去戰鬥力；萬毅之3師原有13000人，經四平戰鬥傷亡及撤退被擊散，只剩下四五千人，失去戰鬥力；1師梁興初部剩5000人，還保持有戰鬥力；2師羅華生部還保持有戰鬥力；鄧華保1旅損失相當嚴重，其次是3師、8旅、10旅、楊國夫部都弄得疲憊不堪和不少損失。」
其結論是：「防禦戰不是消滅敵人的有效手段，在當時的情況下是不宜採取大規模的防禦戰的。四平保衛戰是由於對時局估計的錯誤而形成的，以為守住了四平就能獲得和平。這種作戰按當時一般條件是不甚適宜的。」（東北軍區司令部編：《東北三年解放戰爭軍事資料》）
其實在戰役開始前，林彪和黃克誠便提出堅守四平有「極大困難」。4月11日林彪就曾致電中央和東北局，就防守四平問題談了自己的意見：
「在蔣介石繼續增兵東北的情況下，我固守四平奪取長春的可能性和東北迅速實現和平的可能性均不大，因此我軍方針應以消滅敵人為主，而不應保衛城市，以免被迫作戰，其結果既不能保衛城市又損失了力量……按我意目前方針似應脫離被迫作戰，採取主動進攻。」
同一時期，黃克誠也致電中央，認為在敵我力量懸殊太大的情況下，堅守四平有「極大困難」。
然而，軍人以服從命令為天職。國民黨軍大舉進攻四平的當天，林彪報告東北局及中央：「敵已開始直接攻擊四平，我守軍決戰至最後一人。」
在四平激戰期間，黃克誠從西滿打電報給林彪，建議適可而止，不能與敵人硬拼。理由是：「敵人一開始進攻的時候，打它一下子，以挫敵銳氣，這是可以的。現在的情況是敵人傾巢而出，與我決戰，而我軍暫時尚不具備決戰的一切條件。因此應該把大城市讓出來，讓敵人進來，我們則應到中小城市及廣大鄉村去建立根據地，積累力量，等到敵人背上的包袱沉重到走不動的時候，我們再回過頭去消滅它，那時候我們就主動了。」
黃克誠連續給林彪發去好幾封電報，建議他從四平撤退。但林彪既不回電，也不撤兵。黃克誠無奈，又給中央發去電報，對堅守四平提出異議。中央同樣不予回答。
對於林彪和中央的態度，黃克誠感到萬分奇怪。這個謎團直到十四年後才解開。在廬山會議期間，毛澤東與黃克誠閑聊。黃克誠談到四平保衛戰林彪決策有誤。毛澤東問道：「難道四平保衛戰打錯了？」黃克誠解釋說：「開始敵人向四平推進，我們打他一下子，這並不錯。但後來在敵人集結重兵尋找我主力決戰的情況下，我們就不應該固守四平了。」毛澤東說：「固守四平當時是我決定的。」到這時，黃克誠才知道林彪不回電是有難言之隱。
5月17日，戰局的關鍵防線四平右側的塔子山被敵三面包圍。形勢發展到這一步，林彪心裡清楚，四平不能再死守下去，該考慮撤退了。他把陳正人和陳沂找來，指示他們起草撤退的電報。
林彪說：「估計敵人明天就可佔領塔子山，廖耀湘必定要以全力攻塔子山。塔子山如果失守，敵人就可以從我側後迂迴，封閉四平守城我軍的退路，那時我們就完全處於被動，而且有被殲之危險。我們已經大量消耗了敵人，並贏得了時間。我們的保衛戰是勝利的，特別是我們每一個部隊，都在一定程度上得到了鍛煉。」
說到這裡，林彪長嘆一聲：「可惜我們後面沒有好好珍惜和利用這個時間。」他嚴肅地對身邊所有的部下說：「和平空氣，在我們今天的東北是最害人的。我們對全部美械裝備的敵人還是估計不足，3縱的防線被新6軍迅速突破，影響保衛戰的全局，這是最大的教訓。」（陳沂：《四平保衛戰》，收錄於《遼瀋決戰》）
果然如同林彪預料的那樣，18日一早塔子山就發生了激烈的戰鬥。在這緊急關頭，林彪終於向毛澤東發出了告急電報：「四平以東陣地失守數處，此刻敵正猛攻，情況危急。」就在林彪發電不多時，由於人員傷亡殆盡，塔子山陣地終於失守。四平前線的形勢到了最危險的時刻，林彪不等中央回電，就果斷做出決定。他把作戰處長和情報處長叫來，口述命令：「7師於三道林子北山，7旅於四平東南高地掩護全線撤退。」
從晚間8時30分開始，根據前總制訂的計畫，各部隊有序地撤出陣地。四平城內的56團歸還萬毅縱隊建制，炮兵團歸還7師建制。外圍部隊靜悄悄地離開工事和戰壕，在黑夜的掩護下向後方的集結地點分頭撤去。由於組織嚴密，保密好，國民黨軍雖然近在眼前，卻毫無察覺。還打了一夜的槍和炮。夜裡9時，當部隊開始撤離後，林彪給毛澤東發出電報：
中央、東北局：
敵本日以飛機大炮坦克車掩護步兵猛攻，城東北主要陣地失守，無法挽回，守城部隊處於被敵切斷的威脅下，現正進行退出戰鬥。
林巧亥
5月19日上午，毛澤東才給林彪發來電報：「第一、四平我軍堅守一個月，抗擊敵軍十個師，表現了人民軍隊高度頑強英勇的精神，這一鬥爭是有歷史意義的。第二、如果你覺得繼續死守四平已不可能時，便應主動地放棄四平，以一部在正面遲滯敵人，主力撤至兩翼休整，準備由陣地戰轉變為運動戰。」電報最後說：「究應採取何項方針，由林根據情況決定之。」（《毛澤東軍事文集》第三卷）