塔山並不是山，是因一個叫塔山的村子而得名的。塔山東臨渤海，西靠虹螺山和光禿禿的白台山，是北寧線上一個百十戶人家的村莊，村北有條東西走向的丘陵。塔山中間為一條寬10餘公里的狹長起伏地帶，北寧鐵路縱貫期間，是葫蘆島通往錦州的咽喉要道。
國民黨軍東進兵團增援錦州，必經之路就是塔山。只要突破塔山，用不了兩個小時，國民黨軍即可進抵錦州，對攻城的解放軍施行反包圍。
東野意識到塔山的重要性，錦州能不能攻克，關鍵是能否守住塔山，贏得攻錦所必須的時間。
鑒於錦西以北之大小東山和錦州以南之松山皆為國民黨軍陣地，兩錦之間國民黨軍相距只有30餘公里，以及阻援部隊迴旋餘地狹小的情況，林彪、羅榮桓、劉亞樓於10月4日指示第2兵團司令員程子華、參謀長黃志勇：「我軍絕對不能採取運動防禦方法，而必須採取在塔山、高橋及其以西以北布置頑強勇敢的工事防禦，以4縱一兩個師的兵力，構築工事，加強防禦的軍政訓練，準備在此線死守不退，在陣地前大量消耗敵人有生力量，準備抵抗敵人數十次猛烈進攻，待敵消耗疲勞進退兩難之時，再集中11縱全部及4縱一兩個師的兵力組織反突擊，將敵人大量殲滅於我陣地之外。」（中國人民解放軍歷史資料叢書：《遼瀋戰役》，第155、第156頁）
據此，第2兵團確定了塔山地區防禦部署：
以第4縱隊位於東起打漁山、西至白台山12公里正面，擔任主要防禦任務。其中以塔山左右8公里為重點防守地段；以第11縱隊位於第4縱隊右翼之槐樹溝、王家屯南北地區，擔任輔助防禦任務；以獨立第4、第6師位於錦西以南地區，獨立第8師位於山海關附近地區，積極活動牽制敵人。
根據野戰軍和兵團首長賦予的任務，第4縱隊司令員吳克華、政治委員莫文驊確定：以第12師和第11師第32團為第一梯隊，擔任正面防禦任務；以第10師和第11師主力為預備隊，適時協同第一梯隊作戰。將炮兵集中使用，組成2個炮兵群，分別支援塔山東西部隊作戰。各部於10月6日至8日佔領陣地，迅速搶修工事，在三四天時間內，構築各種掩體2600多個，挖掘交通壕9500米，防坦克壕6000米，形成了比較完整的阻擊陣地。
10月10日，塔山阻擊戰開始。這天，闕漢騫指揮暫編第62、第8、第151師，在40餘門重炮、7架飛機和2艘軍艦的火力支援下，分路向東起打漁山，西至北山陣地發起猛攻。4時，暫編第62師一部襲占打漁山陣地，主力向塔山橋及其以東地區攻擊；第8師全力攻擊塔山；第151師以一部兵力進攻北山南側陣地。主力向白台山陣地進攻。第4縱隊等部頑強抗擊，並適時組織強有力的陣前反擊，打退了國民黨軍的猛烈進攻，奪回了一度失守的打漁山陣地。第一天，共殲東進兵團千餘人，自己傷亡300餘人。同日，華北國民黨軍獨立第95師到達葫蘆島。
11日，闕漢騫又將第157師投入攻擊，並與第62軍軍長林偉儔到雞籠山陣地督戰。敵第8師在熾烈炮火掩護下，猛攻解放軍第34團堅守的塔山陣地。在30分鐘內即發射炮彈3000餘發，並組織了四五次整營整團的集團衝擊，均被第34團擊退。第8師副師長施有仁在記述攻擊塔山的情形時說：「由於解放軍集中優勢炮兵火力，實行奇襲阻擊，我方炮兵受到很大威脅與壓制，其炮火之猛烈，是我們部隊對共產黨部隊作戰以來所僅見。我們作戰，從來都是靠空軍壓制敵人，以絕對優勢炮火開闢前進道路。而現在，初次遇到我方炮火處於劣勢狀態，部隊士氣受到極大震動。」（《遼瀋戰役親歷記》（原國民黨將領的回憶），第274頁）
11日下午，國民黨軍東進兵團司令官侯鏡如率第92軍第21師到達葫蘆島，並連夜召集各軍、師長和參謀長會議，商討下一步作戰方案。侯鏡如決定採取穩紮穩打，以主力沿錦葫鐵路、公路正面推進的方針。其部署是：以戰鬥力較強的獨立第95師擔任對塔山的主要攻擊；以第62軍擔任對白台山地區的攻擊；以第8師擔任對鐵路橋頭堡的攻擊；以第198師、暫編第57師擔任錦、葫守備；以第21師、暫編第62師為總預備隊。12日準備一天，13日拂曉發起全線攻擊。
與此同時，第4縱隊司令員吳克華、政治委員莫文驊根據敵東進兵團部隊頻繁調動情況和偵察得來情報分析判斷，認為敵人下步可能向塔山及其以東鐵路橋頭堡方向實施主攻，並根據我阻擊部隊傷亡情況，對防禦部署作了相應調整。鑒於第12師連日來傷亡較大，決定縮小其防禦正面，從縱隊預備隊抽出第10師第28團接替第12師第34團塔山以東防禦陣地；另經兵團批准，將第11師第31團守備的第一線陣地移交第11縱隊擔任，該團轉移到第12師側後，加強縱深配置；第32團撤出第一線，轉移至王善屯附近為縱隊預備隊。
13日拂曉，國民黨軍東進兵團在數十門重炮和「重慶號」巡洋艦艦炮及空軍火力支援下，以塔山為中心發動鉗形攻勢。獨立第95師和第8師向塔山和鐵路橋頭堡猛攻，第151、第157師向白台山東南陣地進攻。獨立第95師以「敢死隊」為先鋒，以整營整團為波次，向解放軍第28團堅守的塔山以東陣地連續發起了9次「波浪式」衝擊。第28團第1連只剩30幾人，在身負重傷的指導員程遠茂指揮下，仍頑強地守住了陣地。此日，解放軍第4縱隊傷亡1048人，國民黨軍東進兵團傷亡1245人。莫文驊認為，這一天「是對塔山存亡有決定意義的驚天動地的一天」（《遼瀋決戰》（上冊），人民解放軍出版社，1988年10月版，第380頁）。
為支援塔山地區阻擊作戰，東北野戰軍總預備隊第1縱隊於13日夜進入高橋地區。同日晚，侯鏡如召開東進兵團三軍作戰會議，決定14日晨7時，陸海空一齊轟擊塔山陣地，「務期於當午一舉進佔塔山」（《戡亂簡史》，第253頁）。
此時，錦州危在旦夕，蔣介石嚴令東進兵團於14日「拂曉攻下塔山，12時進佔高橋，黃昏到達錦州」（《遼瀋戰役敵情資料》，第26頁）。南京國防部亦令「錦西兵團以最少兵力守備，錦葫主力不顧一切向錦州挺進」（國民黨政府：《國防部三十七年（1948）秋季東北方面作戰經過概要》）。據此，東進兵團提前於14日5時以4個師兵力，以塔山為重點實施輪番攻擊，曾先後9次突入塔山陣地，均被解放軍頑強擊退。15日凌晨2時許，侯鏡如又集中5個師兵力，用偷襲手段，企圖在常家溝至高家灘地段突破解放軍陣地，又告失敗。當日黃昏，錦州范漢傑部全部被殲，東進兵團仍被阻於塔山以南地區。在人民解放軍的頑強阻擊下，只能望著塔山發出「撼泰山易，撼解放軍難」（《遼瀋戰役親歷記》（原國民黨將領的回憶），第286頁）的悲嘆。蔣介石則破口大罵：「我們的將領真無用，以3個軍加上優勢空軍炮火，把塔山都打平了，都不能攻進去，可惜我浪費了20發24生的炮彈。」（《遼瀋戰役親歷記》（原國民黨將領的回憶），第18頁）而東進兵團各級指揮官則「怪蔣介石不明敵情、地形，強令向塔山攻堅，致遭無意義的犧牲」。（《遼瀋戰役親歷記》（原國民黨將領的回憶），第18頁）16日，蔣介石鑒於錦州城破，遂下令東進兵團撤回錦西。塔山阻擊戰遂告勝利結束。
第4縱隊在第11縱隊等部配合下，經過6晝夜的鏖戰，以傷亡3000餘人的代價，頑強抗擊了東進兵團陸海空立體進攻，殲滅國民黨軍6500人，有力的保障了主力攻錦作戰的勝利。東北野戰軍領導人高度評價塔山阻擊戰，稱該戰是「模範的英勇頑強的防禦戰」，「對我當時攻擊錦州，取得調整部署與攻擊準備時間，起了決定的作用」（林彪、羅榮桓、劉亞樓、譚政關於《九十兩月作戰一般情況總結》給毛澤東的電報，1948年11月8日）。塔山阻擊戰充分體現了人民解放軍英勇頑強的大無畏精神，創立了野戰陣地堅守防禦的光輝範例。戰後，第4縱隊授予第34團「塔山英雄團」稱號、第36團「白台山英雄團」稱號、第28團「守備英雄團」稱號、縱隊炮兵團「威震敵膽」稱號。