中共中央从全国整个战局出发，认为同国民党军进行战略决战的时机已经成熟，决定把战略决战首先放在东北战场，并制定了东北野战军主力南下北宁线（今京沈铁路）攻克锦州，采取“关门打狗”的战法把国民党军关在东北，各个歼灭的作战方针。

1948年9月，中共中央军事委员会命令东北野战军发起辽沈战役。由林彪，罗荣桓，刘亚楼组成总前委，林彪为书记，统一指挥辽沈战役。

根据毛泽东的指示，林彪决定留下部分兵力继续围困长春，主力南下，兵锋指向锦州。具体部署为：

以6个纵队、3个独立师、1个骑兵师和炮兵纵队的主力，夜行晓宿，长途奔袭，包围锦州及北宁线上各点；

以4个纵队及1个骑兵师位于锦州以北的新民县西北，监视沈阳之敌或沈阳敌人北援长春；

以1个纵队在开原地区准备阻击长春之敌突围；

以1个纵队、6个独立师和炮纵一部继续围困长春。

另以少数部队向长春方向佯动，公开提出“练好兵，打长春”的口号，以迷惑敌人。

东北国民党军由国民党东北“剿总”总司令卫立煌上将指挥，辖有4个兵团，共计14个军44个师55万人，但已被分割在长春、沈阳、锦州3个地区内，长春、沈阳的补给已全靠空运。

其中，卫立煌率周福成第八兵团、廖耀湘第九兵团，共8个军24个师30万人，驻守沈阳及外围的本溪、抚顺、铁岭、新民地区，作为防御中枢，准备随时增援长春、锦州；东北“剿总”副总司令兼第一兵团司令郑洞国中将率第一兵团，共两个军6个师10万人，驻守长春孤城，以牵制东野主力；东北“剿总”副总司令兼锦州指挥所主任范汉杰中将率卢浚泉第六兵团，共4个军14个师15万人，驻守义县至秦皇岛一线，重点在锦州、锦西地区，以确保与关内的联系。

1948年3月，蒋介石计划把沈阳国民党军主力撤至锦州，以便与华北傅作义配合，进可以夺回东北，退可以撤往关内。而卫立煌则力主固守沈阳、长春、锦州三大战略要点，保全东北，待变而起。廖耀湘等东北将领也大都支持卫的方案，而反对蒋的计划。直到9月辽沈战役打响，国民党军统帅部对东北战略尚无决策，蒋、卫仍然在为打不打通沈锦线将主力撤到锦州的问题而争执不休。

1948年9月12日，辽沈战役正式打响。东北野战军南下锦州，率先在北宁线锦州至昌黎段向国民党军发起进攻，随后不断扩大战果，切断北宁线、孤立锦州。锦州被围后，蒋介石大为惶恐，于10月2日亲抵沈阳谋划对策，决定以沈阳地区11个师加3个骑兵旅，由第9兵团司令廖耀湘指挥，组成“西进兵团”；从华北及山东抽调7个师，连同锦西、葫芦岛的4个师，共计11个师，由第17兵团司令侯镜如指挥，组成“东进兵团”，企图东西对进，与我军在锦州实施决战，著名的塔山阻击战由此打响。

塔山位于锦西、锦州之间，距锦州国民党军前沿阵地约30千米，北宁铁路、锦榆公路纵贯其间，可谓是一马平川、无险可守。10月4日，东北野战军指挥部指示，塔山阻援部队要采取坚决固守、寸土不让的方针，“准备在此线死守不退”。国民党军方面，西进的廖耀湘兵团徘徊不进，他在等待“东进兵团”突破塔山防线后，才敢放心大胆地向锦州推进。10月10日起，敌“东进兵团”乘我阵地尚未巩固之际发起猛烈进攻，一度进占我前沿阵地。但由于我军顽强阻击，经6昼夜苦战，“东进兵团”始终没能越过塔山一步。由于廖耀湘的消极避战，“西进兵团”始终没有给攻锦部队造成太大压力，蒋介石的东西对进战略彻底失败。

就在塔山一线鏖战之际，东北野战军攻锦部队各突击集团于10月9日发起外围战斗，至13日我军控制了锦州外围，确保攻城部队兵临锦州城下。14日上午，我军向锦州发起总攻，各突击集团在炮火掩护下，快速攻入锦州城内，持续向纵深发展进攻，展开了艰苦的巷战。15日拂晓，各突击集团相继歼灭守军主力，在城内胜利会师。当日18时，我军全歼残敌，解放锦州。化装潜逃的东北“剿总”副总司令兼锦州指挥所主任范汉杰亦被俘虏，东北的陆上大门就此关闭。

长春方向，我军自1948年6月起就开始了长期围困，长春守敌内无粮草、外无援兵，尽管多次突围，均被我围困部队粉碎。锦州失守后，在我军强大的政治攻势下，位于长春的国民党第60军军长曾泽生于17日率部起义，新7军军长李鸿于19日率部投诚，镇守长春的东北“剿总”副总司令郑洞国成为“光杆司令”，无奈放下武器宣布投降，长春和平解放。

在我军解放锦州时，廖耀湘的“西进兵团”一直在彰武、新立屯地区踟蹰不前。锦州失守后，东北“剿总”总司令卫立煌曾主张该兵团退守沈阳，或是转向营口。然而，蒋介石判断东北野战军攻锦作战伤亡很大，需经较长时间休整补充才能再战，遂令“西进兵团”与“东进兵团”再度配合务求夺回锦州，重新打通出关陆上通道，尔后掩护沈阳守军经铁路撤入关内。敌另以位于辽阳的部队南下，抢占营口，以备“西进兵团”前进受阻时改经营口会同沈阳守军从海上撤退。蒋介石还委任杜聿明为东北“剿总”副总司令兼冀热辽边区司令，指挥撤退行动。

10月20日，东北野战军决定发起辽西会战，攻锦部队北上剑指国民党军“西进兵团”。21日，得到加强的“西进兵团”向南发起攻击，23日到达黑山、大虎山地区，进攻势头被我军拦了下来。为尽快打通撤退通道，24日，廖耀湘指挥5个师兵力，在200多门重炮和数十架飞机支援下猛攻我黑山、大虎山阵地。东北野战军第10纵队等部在黑山进行顽强阻击、浴血奋战，始终固守阵地，为我主力从锦州赶赴黑山、大虎山争得了宝贵时间。

久攻黑山、大虎山不下的廖耀湘部，9个师被合围于黑山以东沿公路两侧地区，另3个师被合围于大虎山以东地区。26日，我军对“西进兵团”展开向心突击，由于廖耀湘指挥所被我军占领，各部失去指挥，人马惊慌失措、弃甲曳兵、溃不成军。激战至28日拂晓，我军全歼敌兵团部及5个军部、12个师（旅）等共10万余人，俘廖耀湘。歼灭国民党军“西进兵团”，标志着辽沈战役取得决定性胜利。

卫立煌在“西进兵团”被歼后，感到大势已去，遂将据守沈阳外围据点的部队调进城内加强城防，本人于10月30日匆忙乘飞机逃走。第8兵团司令官周福成统一指挥残部约14万人驻守沈阳，妄图做垂死挣扎，并伺机经营口从海上撤退。为全歼卫立煌集团余部，中央军委于10月27日电示东北野战军，须以有力兵团阻塞敌人向海上的逃路。东北野战军遂调整部署，31日对沈阳实现四面合围，并以3个纵队和1个独立师直插营口。

11月1日凌晨，东北野战军对沈阳国民党军发起总攻，守军除第207师、第53军一部有所抵抗外，其余部队在军事压力和政治争取下纷纷投诚。2日，我军占领东北最大的重工业城市沈阳，歼灭国民党军东北“剿总”及1个兵团部、2个军部、7个师（旅）、3个骑兵旅及地方部队共13.4万人。

营口方向，我第9纵队率先进抵营口外围，第7、第8纵队等部进占辽阳、鞍山、海城后直逼营口。11月2日晨，第9纵队强攻并顺利夺占营口，歼灭守军1.4万余人，摧毁敌运输舰1艘、军用商船22艘，国民党军残部1万余人从海上逃离。锦西、葫芦岛地区的国民党军于9日撤走，东北野战军于10日占领锦西、葫芦岛。至此，东北全境解放。

辽沈战役历时52天，东北人民解放军歼灭国民党军正规军1个“剿总”总部、1个指挥所、4个兵团部、11个军部、36个整师（旅），非正规军9个师（总队），共45个师，总计47.2万人。其中毙伤5.68万人，俘虏32.43万人，起义、投诚9.09万人。俘虏及接受投诚的国民党将级军官209人，其中中将23人、少将186人。主要缴获：各种炮6546门、轻重机枪1.6293万挺、长短枪20.3971万枝、飞机9架、坦克160辆、装甲车180辆、汽车2261辆、战马2.3595万匹、大车1062辆、电台353部、炮弹27.018万发、枪弹2435万发，及其他大批作战物资和军用设施。

东北人民解放军为辽沈战役的胜利也付出了重大的牺牲，共损失人员6.9213万人，其中阵亡1.401万人(团以上干部18人)、负伤5.3329万人、失踪1874人；损耗各种炮127门、长短枪4483枝、轻重机枪587挺、掷弹筒85具、手榴弹13.6169万枚、炮弹15.619万发、枪弹697.4万发、炸药3.8187万斤。

东北人民解放军（1947年更名，原名东北民主联军，也称东北野战军）自1945年被派往东北后，发展、壮大了自身力量，自解放战争全面爆发前，兵力已有30万。经历了三下江南、四保临江、血战四平等战役后，不断扩充，发展力量，在辽沈战役爆发前，东北人民解放军已经拥有野战部队70万人，地方部队30多万人。在东北有12个步兵纵队、1个炮兵纵队（特种兵）、1个铁道纵队、15个独立师、3个骑兵师，共54个师70万人。

国民党有部队有55万人，其中卫立煌正规军48万人，

辽沈战役作为解放战争首场战略决战，实现了运动战、围歼战、城市攻坚战、阵地阻击战等多种样式的紧密结合，且军事斗争与政治攻势密切配合，作战行动与保障行动共同释效，在特定作战域中争得了先机，在战略指导、战役指挥和战术运用方面，蕴涵着极为丰富的军事财富，即便是对于带有智能化特征的信息化作战，也有着重要的借鉴意义。辽沈战役的胜利，还造就了一支强大的战略机动力量，并在东北地区建立了可靠的战略后方，为后续决战、解放全国奠定了雄厚基础。

辽沈战役纪念馆始建于1959年，1988年10月辽沈战役胜利40周年之际新馆落成。纪念馆位于辽宁省锦州市烈士陵园内，南部矗立着高16米的辽沈战役纪念塔，塔身两侧是展示战争风云壮烈场景的花岗岩浮雕，纪念塔东西两侧是由首碑、英名录碑、尾碑组成的东北解放战争革命烈士纪念碑。

纪念馆基本陈列有战史馆、支前馆、烈士馆、全景画馆和电教馆等。战史、支前和烈士三个馆中展出了大量的图片、照片和历史文物。全景画馆中绘制着攻克锦州的激烈战斗场面，配以音响、灯光和战火硝烟等特技，形象地再现了昔日的激战情景。电教馆里人们通过观看实地拍摄的战争场面纪录片，增强了历史的真实感。纪念馆中的各种陈列和形象展示，全面反映了东北解放战争过程特别是辽沈战役这一重大历史事件。