1948年9月10日，東北野戰軍擬訂了遼瀋戰役的具體實施計劃。
一、攻打義縣之前，30日內全部掃清周圍據點
第一步，以奔襲動作殲滅北寧線除山海關、錦州、錦西以外各點之敵，切斷關內外敵人的聯繫。第二步，集中兵力攻取錦州和打增援之敵。其部署是（：1）以韓先楚、羅舜初第三，吳克華、莫文驊第四，鄧華、吳富善第七，段蘇權、邱會作第八，詹才芳、李中權第九，賀晉年、陳仁麒第十一等6個縱隊及炮兵縱隊主力，第二縱隊第五師，冀察熱遼軍區3個獨立師殲滅義縣至昌黎一線之敵，爾後相機奪取錦州、錦西、山海關。（2）以李天佑、梁必業第一，劉震、吳法憲第二（欠第五師），萬毅、劉興元第五，黃永勝、賴傳珠第六，梁興初、周赤萍第十等5個縱隊，位於瀋陽西北及長春、瀋陽之間，阻止瀋陽之敵向錦州或向長春增援，並隨時準備參加攻錦作戰和殲擊長春突圍之敵。（3）以鍾偉、袁昇平第十二縱隊和第六獨立師、炮兵縱隊1個團及內蒙古軍區騎兵第二師等部，繼續圍困長春。
北寧路是國民黨軍連結關內外最重要的陸上通道，錦州又是這條交通要道上的咽喉，戰略地位異常重要。
9月12日，東北野戰軍各部根據作戰部署，以奔襲動作向北寧線錦州外圍諸點展開攻勢。第二兵團司令員程子華指揮第十一縱隊和冀察熱遼軍區3個獨立師及炮兵旅出擊昌黎至興城一線之敵，拉開了遼瀋戰役的帷幕。
當日，冀察熱遼軍區獨立第四、第六師和炮兵旅包圍了興城、綏中等地之國民黨守軍。駐錦西國民黨第五十四軍聞訊急速調兵增援；東北野戰軍給予打擊後，主動撤興城之圍，集中攻擊綏中守敵。
13日，第十一縱連克石門、安山、後封臺等車站。
14日晚又佔領昌黎縣城。接著繼續向東進攻，分別攻取留守營、煙筒山、北戴河、起雲寺等地。第四、九縱隊於9月11日分別自臺安、北鎮出發，於16日包圍義縣，迅速切斷義縣與錦州兩地國民黨軍之聯繫。第三縱隊和第二縱隊第五師以及炮兵縱隊一部，14日由西安（今遼源）、四平等地乘火車南下阜新，並於20日前後到達義縣附近，接替第四、第九縱隊對義縣包圍的任務。第九縱繼續向錦州方向挺進。第四縱繞過錦州南下興城。第八縱由八面城出發，經彰武、北鎮插至錦州以北。25日，在第九縱配合下攻佔葛王碑、帽兒山等要地，自四平地區南下的第七縱隊，於27日在第九縱隊一部配合下，攻佔高橋和西海口。28日，第九縱隊和炮兵縱隊以猛烈的炮火突然襲擊錦州飛機場，當即擊毀飛機5架，控制了機場，切斷了國民黨向錦州運送援兵的空運通道。同時，冀察熱遼軍區3個獨立師攻佔綏中。第四縱隊繼28日進佔塔山後，又於29日攻佔興城。
9月29日，為掃除錦州以北堅固屏障義縣國民黨守軍，東北野戰軍第三縱隊、第二縱隊第五師、炮兵縱隊主力於30日全部掃清義縣外圍據點。
義縣城是通往錦州、承德、瀋陽鐵路交匯的樞紐，近6平方公里的縣城築有高10米、寬3.5米的古城牆，牆外有4米寬、22米深的護城河。自古以來這裡就是進出關內外的咽喉要道，又是錦州北面的屏障，是兵家必爭之地，易守難攻。
劉永志當時是東北人民解放軍三縱作戰參謀。據他回憶，義縣守敵國民黨九十三軍暫編第二十師，是經美國顧問團訓練的半美械裝備部隊，總兵力7000餘人，其中四分之三是老兵，在過去的戰鬥中從未受過重創。少將師長王世高、少將副師長韓潤珍對自己的部隊頗為自負。另外城內還有5000餘名地方團隊和地主武裝。守敵不但兵強馬壯、武器精良、彈藥充足，而且在城關外圍築起大量單人掩體的輕機槍陣地，利用外圍的獨立村莊和墳地建起地堡群和雷區，將城關建築物改成暗堡並設置了大量的鐵絲網、梅花樁、絆腳索等，還在城牆外挖出深寬各3米的護城壕，以古城牆為依託鑿出大量的明暗火力點，形成了一個廣大縱深的立體防禦體系。
二、軍民眾志成城，只有一個目標：解放義縣城，活捉王世高！
東北人民解放軍在以優勢兵力完成了對義縣的包圍後，為查明敵人的防禦情況先後派出少量部隊偵察守敵的兵力、武器及部署情況。同時我軍各部通過喊話、散發傳單，通過各種渠道發送宣傳材料等方式向守敵發動了強大的政治攻勢。守敵二團二營六連三排排長羅有艱是位有正義感的青年，他對國民黨軍隊在縣城內胡作非為、欺壓百姓等行為極為不滿，在認真閱讀了我軍的宣傳材料後，他在前沿陣地秘密地與我軍取得了聯繫，就在攻城的前幾天他率步兵排和重機槍排投誠。我軍接管了他的陣地，這給解放縣城打開缺口提供了方便條件。
根據掌握的情況，我軍將領對戰勢作了全面的分析，大家一致認為：城西北有大淩河天然屏障，東北地形窄小不便展開兵力。城南地勢開闊並有護城河所阻，唯西南地勢較高，便於觀察。雖西南為守敵火力最強的防禦區，但我軍可依靠鐵路路基為陣地，發揮各種火炮的強大威力，以迅雷不及掩耳之勢重創守敵。
於是，9月26日我軍將領們決定在圍困、襲擾守敵的同時，加強戰前訓練和準備，10月1日集中火力從城西南方向突破敵人防禦。
各部隊在具體分工開展實戰演練的同時紛紛開始挖塹壕，二縱五師從城西宋家屯以東一直挖到城防下，全長7300多米。三縱八師、九師從敵軍最南端的地堡群一直挖到城牆下，為部隊作戰時的轉送、聯繫、突破工作提供了可靠保障。
在戰前準備中，人民群眾也積極行動起來，在解放軍駐地群眾蒸乾糧、送軍鞋的情景隨處可見。
曾參加這場戰役的義縣留龍溝鄉老退伍軍人馬佔才回憶說："那時義縣西部的4個山區5天就有許多農家子弟報名參軍，組建起一個新的兵團隨時可補充到部隊。留龍溝一夜間捐軍糧120萬斤，組織了隨軍轉運擔架3000多副，城南關的李景新等貧困百姓積極主動為攻城部隊當嚮導、畫地圖……"軍民魚水一家親的深情在硝煙瀰漫的土地上洋溢。軍民眾志成城，只有一個目標：解放義縣城，活捉王世高！
守敵被包圍後，敵師長王世高猶如熱鍋之蟻，惶惶不可終日，他多次向錦州的上司請求增援。9月24日，錦州守敵首領、國民黨東北"剿總"副司令範漢傑調動九十三軍4000多兵力北援義縣，不料行至七里河附近被我軍八縱、九縱包圍並殲滅，倖存的殘部逃回了錦州。
錦州守敵無奈只好每日派飛機到義縣上空轟炸，為義縣守敵助威。但我軍依據指揮部的命令，各部都派出大批小股部隊利用塹壕作掩護，不分晝夜地向敵軍據點、碉堡打冷槍，嚇得敵人夜裡既不敢點燈又不敢睡覺，一有風吹草動就胡亂打槍放炮。在我軍攻城戰鬥打響前守敵已精疲力竭，彈藥也消耗得所剩無幾。
時任排長、後曾任瀋陽軍區某部師長的楊海田回憶說："28日10時許，範漢傑派出8架飛機為義縣守敵空投彈藥，遭到我軍高炮群的猛烈轟擊，飛機不敢低飛，只在高空盲目投擲彈藥，大部分落到我軍陣地上，落到城內的寥寥無幾。
"運輸大隊長"的"慷慨"，守敵的彈盡援絕更加鼓舞起我軍的士氣，敵人的外圍陣地一寸寸被我軍收復，義縣城猶如一座孤島。
按照總攻方案，我軍必須在29、30兩日將外圍守敵據點全部掃清。
29日晨，城南主陣地被我軍撕開了一個缺口，守敵一個營長陣亡，敵人更加慌亂，上上下下亂成一團……
與此同時，我軍攻克外圍據點的戰鬥正在激烈地進行。
三、朱瑞一聲令下，10萬炮彈發出怒吼
武家小廟是敵西面城防一個重要據點，這裡駐有守敵一個加強營，配有重機槍和六○炮等重火力，並在據點50米方圓內構築了5個大地堡、21個小地堡、4個掩蔽部，由縱橫交錯的交通壕相連接，還有暗道通向城內。
攻克並堅守這個最堅固堡壘的任務落到了我軍二縱隊十四團十連官兵的肩上，在這支曾榮獲"無堅不摧"稱號的英雄連隊內，指戰員們個個摩拳擦掌，整裝待發。
曾參加過這場戰鬥的錦州老退伍軍人王強回憶說："9月30日下午，十連爆破組在我軍炮火的掩護下連續炸燬了守敵8座地堡，控制了城西南角的一大段圍牆。但東南角大地堡的守敵向我軍猛烈反擊。呼嘯的炮火打得我軍無法抬頭，副連長立即命令二班戰士、爆破能手張作培：'炸掉它！'張作培帶著兩根爆破筒，幾個就地滾，迂迴到大地堡火力口的右側，拉響了爆破筒……炸飛地堡的硝煙尚未散盡，敵人突然開始炮擊我十連，官兵傷亡過半，連排幹部全部犧牲。在失去連排幹部指揮的情況下，班長王鳳江挺身而出，指揮戰士們用手榴彈、衝鋒槍打退了敵人的6次反撲。當敵人第7次反撲過來時，王鳳江和戰友們已槍空彈盡。正在危急時刻，炊事員老高揹著一箱六○炮彈爬上陣地，王鳳江一見立即打開炮彈箱，抓起炮彈擰掉保險帽，把炮彈投向敵群，戰友們也紛紛效仿，敵人丟下一片屍體，倉皇逃回縣城。"在這場戰鬥中我軍十連近百名官兵所剩無幾。戰後王鳳江等8人被各記大功一次，十連被縱隊命名為"鋼鐵連"。
正在這時，我軍攻打南關、東關、火車站等外圍據點的戰鬥也進行得相當激烈。
在攻打火車站的戰鬥中，敵師長王世高曾親自督戰，但負隅頑抗的守敵未能逃脫失敗的命運。我軍僅用2個多小時，就全殲車站守敵400餘人，並擊斃守敵一個團參謀長。
30日，掃除外圍守敵的激戰歷時4個多小時後勝利結束，我各路大軍兵臨城下，守敵已成甕中之鱉。
30日晚11時許，敵師長王世高召集所有團職以上軍官開會，最後決定在10月1日天黑後率殘部向朝陽方向突圍，然後轉向綏中、興城一線，再向錦州靠攏……
1948年10月1日上午，義縣城南土丘上的東北人民解放軍攻城總指揮所內，炮兵司令員朱瑞、三縱隊司令員韓先楚和縱隊政委羅舜初等首長都靜靜地等待著總攻時刻的到來。
時任三縱作戰參謀的劉永志回憶說，9時整，韓先楚舉起望遠鏡向敵方陣地觀察了一陣，掏出懷錶看看，扭頭對朱瑞說："時間到了。"
朱瑞一聲令下，頓時，各種口徑的大炮一齊發出怒吼，10萬發炮彈帶著復仇的怒火在敵人的陣地、工事、炮樓及城牆上爆炸。頃刻之間，城西南的城牆被"撕"開一道40多米寬的缺口。
朱瑞將軍在望遠鏡中見此情景異常興奮，命令炮火延伸射擊。這時，埋伏在城外西、南、東關的各部隊如猛虎下山一般向城內發起猛攻。敵人憑藉城隅、街巷和飛機的掩護，集中所有的火力頑抗，我九師八連、五師七連均與敵人進行了異常激烈的拉鋸戰，八連二班為了部隊能順利通過護城河，主動擔負起架橋任務。當幾次剛要將橋架成的時候都被敵人破壞。但戰士們愈挫愈勇，毫不退縮，戰士吳西路身上中彈13處，仍堅持戰鬥，並大聲鼓勵戰友："衝上去就是勝利！"直到壯烈犧牲；戰士劉滿昌腹部中彈，小腸外露，仍將手中最後一枚手榴彈拋向敵群；戰士謝來堂在爬城時被敵人刺傷，他抓住帶血的刺刀爬上城牆，把一面紅旗插到城頭上……在城東，我軍一營將士直搗敵三團指揮所駐地的胡家大院，數次打退了敵人裝甲車掩護下的反撲。
中午12時，我軍攻至鐘鼓樓附近，遭敵師指揮所200多名殘敵的頑抗，五師十三團張峰團長命四連、六連從兩側迂迴，兩連將煙幕彈、手榴彈投入敵指揮所院內，炸開院牆，戰士們同時衝入院內，全部殲滅守敵。
但在1000多名戰俘中唯不見敵師長王世高，張團長命令搜索，終於，王世高連同副師長韓潤珍被五連戰士在一個隱蔽的防空洞中押了出來，一貫驕橫傲慢的王世高此時蓬頭垢面、塵土滿身、滿臉沮喪……
下午1時30分左右，經過激烈的巷戰、肉搏戰，我軍攻克了城內最後一個據點——敵縣政府，整個義縣城攻堅戰經5個多小時的激戰，終於勝利地結束了。
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