毛泽东、林彪等人在商讨围歼廖耀湘兵团，就歼灭沈阳敌了考虑。估计有两：一是沈阳敌增援廖耀湘兵团；二是沈阳敌撤逃营口。
，我军辽西围歼战打响，沈阳守敌不仅未增援辽西，未向营口撤逃，反令廖耀湘兵团向沈阳撤退，令已占领营口的52军回援沈阳。我军歼灭廖耀湘兵团攻歼沈阳敌准备了间。
10月27日，林彪在辽西围歼战即将结束，即部署1纵、2纵28日向沈阳急进，准备攻歼沈阳敌军。按照林彪的部署，1纵、2纵同从长春南的12纵辽南独立师攻歼沈阳敌。
在我军主力围歼廖耀湘兵团，12纵辽南独立师牵制沈阳敌，进抵沈阳区。据原国民党新1军53师师长许赓扬回忆：“长春解放，辽北方面的解放军立即全部南，向沈阳急进，约在10月26日先头部队已达沈阳郊区。那在沈阳城东北方向仅有刚刚达的207师一团的兵力，仓促进入阵担任防御，致防线被突破，一部分解放军突进山咀子、山梨红电附近。沈阳城顿呈紧张，卫立煌更是恐慌万分。”（许赓扬：《辽沈战役亲历记》，445页）
11月1日拂晓，我军向沈阳总攻！
1纵进攻的炮一响，就打了守敌主力207师一部。敌207师豁命死守，重炮击，坦克拦截。李佑见主攻方向受阻，竟纵队指挥所设在了向铁西区方向进攻的9团团部，冒着枪林弹雨亲临一线指挥部队猛打猛冲，终冲垮了守敌的一防线。午10，1纵向沈阳城内进击。
2纵在拂晓前，顺利突破了守敌的一防线，从铁西区由西北向东南纵深进击。
1纵、2纵从铁西区突破，12纵从城南杀了一条血路，逼进城内。
市区的国民党军望风逃，处是帮结队的溃兵，或打着白旗，或脖子缠着红布带，主动打听解放军的位置，求投降。一些军官则着吉普车满城乱转，找解放军的兵营受降。
11月1日中午，解放军打银行楼。周福率8兵团机关300人正式投降。2纵队司令员刘震让周福命令仍在顽抗的青年军207师投降。
207师在东营乔窝棚已经顽抗了两昼夜，他周福的命令置若罔闻。刘震气吼：“坚决彻底歼灭它！”
11月2日，青年军207师在我优势兵力火力的打击，终遭覆灭的场。至此，沈阳全部解放，13万国民党守军被全歼。