东北人民解放军在以优势兵力完成了对义县的包围后，为查明敌人的防御情况，先后派出少量部队侦察守敌的兵力、武器及部署情况。
同时，东北野战军各部向守敌发动了强大的政治攻势，如喊话、散发传单、通过各种渠道发送宣传材料等。
根据掌握的情况，东北野战军对战势做了全面的分析，大家一致认为：城西北有大凌河天然屏障，东北地形窄小不便展开兵力，城南地势开阔并有护城河所阻，唯西南地势较高，便于观察。虽西南为守敌火力最强的防御区，但我军可依靠铁路路基为阵地，发挥各种火炮的强大威力，以迅雷不及掩耳之势重创守敌。
于是，9月26日东北野战军决定，在围困、袭扰守敌的同时，加强战前训练和准备，10月1日集中火力从城西南方向突破敌人防御。
恰逢此时，毛泽东发出了通电全军的《关于辽沈战役的作战方针》，这极大地鼓舞了指战员的士气。各部队在具体分工开展实战演练的同时，纷纷开始挖堑壕，第三纵队第八师、九师从敌军最南端的地堡群一直挖到城墙下，为部队作战时的转送、联系、突破提供了可靠保障。
按照总攻方案，第三纵队在29日、30两天将外围守敌据点全部扫清。
30日扫除外围守敌的激战历时4个多小时后胜利结束，我各路大军兵临城下，守敌已成瓮中之鳖。