12月17日，杜聿明調集5個主力師開始向臨江進攻。第2師主力沿鴨綠江西岸北進，首攻輯安（今集安市），準備於攻佔輯安後繼續向臨江前進；第91師配合行動，準備於攻佔輯安後進佔六道溝門，而後迂迴八道江，第195師主力由通化出動直攻八道江，而後直趨臨江。北路新22師、新30師配合待機而動。
南滿軍區領導機關根據東北局和民主聯軍總部的指示精神結合南滿地區的實際情況，決定採用內線外線相結合的作戰方式，粉碎國民黨軍對臨江地區的進攻。以第3縱隊及第10師、獨立第2師共5個師實行正面防禦，進行內線作戰，以第4縱隊主力（欠第10師）深入敵後，由原在敵後堅持游擊戰爭的獨立第1師、獨立第3師配合，進行外線作戰。
具體部署如下：第7師集結於四道江、五道江、下四平村地區，節節阻擊敵人，不斷殺傷消耗其有生力量，第8師1個團為第7師預備隊，配置於八道江地區；第8師配屬第10師1個團集結於紅土崖村、三道陽岔一帶，均採取運動防禦，待機轉入進攻殲滅敵人；第9師、獨立第2師及部分地方武裝配置於涼水河子、鬧子溝地區，阻擊可能由金川、輝南、柳河來犯之敵，保障我軍側翼安全，防敵向漾江進犯。南滿軍區司令員肖勁光、副司令員兼副政治委員肖華親臨前線指揮，隨第3縱隊司令部行動。
東北民主聯軍總部當即批准這一方案，同時指出：堅持南滿鬥爭「意義甚大，使我們能保有廣大領土與人口，使敵不能全力向北摧毀北面的根據地，使我南北互相依存。因此，盼你們將一切打算都放在如何使3、4縱隊於南滿堅持的上面，運用1941年、1942年華北的經驗以爭取存在」。（《東北解放戰爭大事記》，中共黨史資料出版社1987年版，第94～95頁）
於是，18日起，第4縱隊分路向本溪、撫順之間和寬甸以東地區出擊，轉戰10餘日，在地方部隊配合下攻克據點20多處，斃傷俘國民黨軍3000餘人。國民黨軍於12月30日急忙從臨江方向調新編第22師和第91師回援後方。遼東軍區以第3縱隊乘機於1947年1月4日開始向通化、輯安（今集安）一線反擊。至20日，該縱隊第7、第8師在果松川、大小荒地殲國民黨軍第52軍第2師、第195師各一部。
5日，東北民主聯軍總部為配合南滿部隊作戰，以在北滿的第1、第2、第6縱隊和獨立第1、第2、第3師共12個師另3個炮兵團，冒攝氏零下40攝氏度的嚴寒，越過冰封的松花江南下，向長春、永吉以北的國民黨軍發起進攻。第1縱隊在其塔木、張麻子溝、浴石河等地殲守軍新編第38師第113團及保安團一部；第1縱隊主力和第6縱隊分別在焦家嶺、城子街殲由九台、德惠出援的第50師第150團（欠1個營）及保安團一部；第2縱隊沿中長鐵路（哈爾濱—滿洲里—綏芬河—大連）兩側出擊長春以北之敵，克據點多處。至13日，東北民主聯軍北滿部隊共斃傷俘國民黨軍5000餘人。
國民黨軍被迫緩攻臨江地區，由南滿抽調新編第30師和第91師，由西滿抽調第88師馳援北滿。東北民主聯軍總部則令東滿、西滿部隊趁隙向當面之敵積極出擊，並翻軌破路，以牽制國民黨軍機動和相互增援。由於東北民主聯軍南滿、北滿部隊的密切配合，東滿、西滿部隊的積極出擊，致使國民黨軍顧此失彼，陷於被動，向臨江的第一次進攻於1月20日被挫敗。東北民主聯軍北滿部隊因寒潮侵襲，凍傷減員甚多，除留小分隊在九台、永吉以北地區監視與牽制國民黨軍外，主力於19日撤回江北休整。
二保臨江。國民黨軍在加強北滿方向的防禦力量後，於1月30日集中第52軍第2、第195師，第60軍暫編第21師，新編第6軍第22師4個師，兵分三路再次向臨江地區發起進攻。左路暫編第21師由金川佯攻江；中路第195師經高力城子向臨江進攻；右路第2師從輯安以北迂迴臨江；新編第22師位於通化地區為預備隊，並從正面誘惑東北民主聯軍。遼東軍區決定集中兵力殲滅國民黨軍中路一部或大部。
2月5日，當國民黨軍中路第195師進至通化以北高力城子地區處於孤立突出態勢時，第3縱隊和第4縱隊第10師迅速出擊，殲其5個營。同時，第4縱隊第10師擊潰新編第22師一部沿通化至臨江鐵路線的進攻。8日，第3縱隊主力殲援軍青年軍第207師第2旅第3團2個營，繼克三源浦，控制了通化、柳河之間地區。國民黨軍中路自灣口回撤柳河，其餘兩路也不敢冒進。其第二次進攻臨江又被挫敗。在此期間，第4縱隊第11師為配合正面部隊作戰，再次插入國民黨軍後方，一部向輯安、寬甸出擊，並襲入桓仁縣城；一部在撫順、本溪、瀋陽之間攻克據點20多處，有力地牽制與迷惑了國民黨軍，迫使其再調第91師由北滿回援南滿。
三保臨江、二下江南。2月13日，國民黨軍集中第2、第91、第195師和暫編第21師、新編第22師5個師，兵分三路向臨江地區發動第三次進攻。暫編第21師向金川以南地區攻擊前進；第91師協同第2師攻擊老嶺地區；新編第22師主力向通化以南地區攻擊前進；第195師為預備隊。東北民主聯軍總部令遼東軍區部隊擇險抗擊、機動殲敵，牽制國民黨軍兵力，配合北滿部隊二下江南作戰；令北滿各部隊選派小分隊化裝為游擊隊過松花江南下，與留在南岸的小分隊一起偵察、迷惑國民黨軍，掩護主力部隊隱蔽集結。
18日，遼東軍區以第3縱隊第7、第9師於金川以南通溝地區將國民黨軍左路暫編第21師第63團（欠1個營）及師屬山炮營殲滅，並擊潰柳河來援之國民黨軍。22日，第3縱隊主力和第4縱隊第10師於大北岔地區將中路國民黨軍包圍，殲第91師、第2師各一部，並乘勝收復金川、輝南、柳河、輯安等縣城。第4縱隊第11師於16日第三次突入國民黨軍後方，攻佔鹼廠、下馬塘等地，21日殲青年軍第207師1個加強營及保安團一部，並與地方武裝一起破壞了瀋陽至安東（今丹東）鐵路數段，有力地策應了正面作戰。與此同時，東北民主聯軍北滿部隊12個師於21日第二次越過松花江南下，採取遠距離奔襲、圍城打援戰法，求殲國民黨軍。
22日，以第6縱隊主力和第1縱隊一部圍攻城子街，至23日，全殲新編第30師第89團及師屬山炮營。27日，第6縱隊與獨立第2師圍攻德惠，第1、第2縱隊及獨立第1、第3師分別在德惠、九台間打援。國民黨軍為解德惠之圍，從南滿、西滿及長春地區調集12個團北援，致使南滿地區進攻兵力減少，其第三次進攻臨江乃告失敗。東北民主聯軍北滿部隊於3月2日撤回江北休整。在此期間，東滿部隊襲擊永吉以東老爺嶺，西滿部隊攻克開魯，配合了南滿、北滿主力部隊作戰。
三下江南。當東北民主聯軍北滿部隊結束二下江南作戰北撤休整時，國民黨軍集中新編第1軍、第71軍等部，在空軍1個大隊配合下大舉北進，揚言要與東北民主聯軍決戰於松花江兩岸。其第88師先頭部隊第264團突進至松花江北岸王家站、蓮花泡、楊家圍子等地。東北民主聯軍總部趁其分散之機，令北滿部隊於3月8日第三次越過松花江進行反擊。國民黨軍新編第1軍、第71軍主力急忙後撤。東北民主聯軍為調敵回援，在運動中分割圍殲，於9日以第2縱隊第5師將第71軍第88師後衛第264團包圍於靠山屯地區。10日下午，第88師、第87師主力分由德惠、農安出援，當第88師先頭部隊進至葦子溝地區時被第2縱隊擊潰。是日晚，第2縱隊第5師將被圍的第88師第264團1300餘人全殲。
隨後，東北民主聯軍第1、第2、第6縱隊和獨立第1、第2、第3師協同作戰，至12日晚，相繼在德惠、農安間之靠山屯、四道溝、郭家屯和葦子溝地區將第88師全部及第87師一部殲滅，並將第87師主力包圍於農安。國民黨軍急從熱河省（今分屬內蒙古、遼寧、河北）及南滿地區抽調第54師、新編第22師主力和長春新編第1軍一部北援。此時松花江已開始解凍，不便大部隊運動，東北民主聯軍北滿部隊遂於16日撤出戰鬥，回師江北。在此期間，東北民主聯軍東滿、西滿部隊積極向外線出擊，配合北滿和南滿主力作戰。其中，西滿保安第1、第2旅於3月6日攻克通遼，16日襲占茂林、保康等地，斃傷俘國民黨軍第184師（重建）和保安團各一部共2000餘人。
四保臨江。3月下旬，松花江已部分解凍。國民黨軍趁東北民主聯軍北滿部隊不易過江南下之機，調集20個團的兵力，於27日分六路齊頭並進，向臨江地區發起第四次進攻。青年軍第207師和第14、第25師各1個團向桓仁方向進攻；新編第22師和第2師1個團向通化以西快大茂子方向進攻；第89師和第54師1個團向三源浦方向進攻；暫編第20師向柳河西南安口鎮方向進攻；第184師向柳河方向