錦州城內，駐防的日軍第56師團一部及大量偽滿軍，軍心浮動。尤其是偽滿部隊，開始出現成建制開小差甚至陣前倒戈的現象。
但關東軍本部派來的督戰隊彈壓甚嚴，核心防禦陣地的日軍仍企圖負隅頑抗。
九月二十八日，總攻開始。第2縱隊炮旅和日本人民軍第1軍炮旅，共計216門火炮，在兩個觀測氣球的引導下，對錦州外圍日軍核心陣地進行了長達兩個小時的毀滅性炮擊。炮火如同犁地一般，將日軍的塹壕、鐵絲網、雷區、碉堡層層剝開。炮擊之猛烈，以至於許多日軍士兵不是被炸死，而是被活活震死在防炮洞內。
炮火延伸後，第2縱隊和第1軍的合成旅步兵，在坦克掩護下，發起了攻擊。他們不再採用傳統的人海衝鋒，而是以班排為單位，充分利用彈坑和炮火摧毀的障礙物殘骸，交替躍進，用密集的自動火力和迫擊炮，一點點啃噬著日軍的防線。
東北野戰軍司令部。
“報告！西北兵團陳大將電，我第7、8縱隊已在承德、赤峰方向對敵第6軍形成佯攻態勢，成功牽制其一個師團、兩個騎兵旅團以及興安軍等共計五萬餘兵力，使其無法東援錦州、瀋陽。”
“報告！東路第4、5縱隊報告，已成功突破興城，正向鐵嶺方向攻擊前進，56師團主力已被我吸引。”
“報告！偵察營發現，關東軍司令部已從長春急調第2師團（仙台師團）乘火車南下，企圖增援錦州！”
一條條資訊匯聚到司令部。宋興華站在巨大的地圖前，目光銳利。他腦海中，【全景地圖】清晰地顯示著敵我雙方的動態，那條代表日軍第2師團的紅色箭頭，正沿著京哈鐵路向南移動。
“想玩圍魏救趙？”宋興華冷笑一聲，“熊參謀長，通知空軍第一至三航空旅，目標，京哈鐵路四平段，給我炸了它！命令第2軍（日本人民軍）派其第5合成旅，前出至四平附近設伏，如果第2師團徒步南下，就給我狠狠地打一下，吃掉它的先頭部隊！”
“是！”熊德誠立刻去傳達命令。
十月三日，八路軍空軍三個旅的容克轟炸機群精準地轟炸了四平以南約二十公里的鐵路線，將鐵軌、枕木、橋樑炸得面目全非，形成了一個巨大的斷裂帶。日軍第2師團的軍列被迫停滯。急於趕路的日軍先遣隊約兩千人，不得不下車徒步，結果在四平附近的山谷中，遭到了以逸待勞的日本人民軍第2軍第5合成旅的伏擊。Pak40反坦克炮和34機槍構成了致命的火力網，缺乏重武器的日軍先遣隊幾乎被全殲，僅有少數人潰逃。日軍第2師團主力被遲滯了至少三天，徹底失去了增援錦州的機會。
十月三十日，在內外交困下，錦州被攻克。南滿鐵路這條關東軍的大動脈被攔腰斬斷。
十月一日至十日，瀋陽會戰。
攻克錦州後，中路軍團主力第2縱隊毫不停歇，沿著沈山鐵路，直撲東北重鎮——瀋陽。與此同時，東路的第4、第5縱隊也從鐵嶺方向壓了過來，對瀋陽形成了鉗形夾擊之勢。
瀋陽，偽滿政權的“奉天”，城防堅固，駐有日軍精銳第4師團以及偽滿第1軍管區部隊，總兵力近三萬人。
戰鬥首先在瀋陽東部的制高點——東山嘴防線打響。這裡是瀋陽的東大門，日軍構築了大量永久性工事。
第2縱隊的坦克叢集再次擔任了攻堅矛頭。然而，日軍在此處部署了部分戰防炮和大量的自殺式炸彈襲擊者（“肉彈”）。
十月五日，東山嘴主陣地前。
特務一團（裝甲團）團長程繼武親自指揮一個坦克連進攻。他的座車一馬當先，連續摧毀了兩個日軍機槍碉堡。就在這時，側翼的彈坑裡突然躍出三名身上綁滿炸藥的日軍“肉彈”，嚎叫著衝向坦克。
“右側，肉彈！機槍手，快！”程繼武在車內大吼。
車載機槍猛烈掃射，兩名“肉彈”被打倒，但第三名藉著地形掩護，已經衝到了坦克履帶旁。
轟隆一聲巨響，坦克劇烈震動了一下，右側履帶被炸斷，癱瘓在原地。
“團長！你沒事吧？”耳機裡傳來其他車長的驚呼。
“我沒事！各車繼續進攻，注意肅清兩側殘敵！”程繼武冷靜地命令道，隨即帶領車組人員從頂部艙門爬出，用車載機槍和隨身武器繼續戰鬥。這一幕被緊隨其後的新華社記者程欣用筆記錄了下來。
在瀋陽城內，巷戰同樣激烈。宋興華提供的城防圖再次發揮了決定性作用。攻擊部隊彷彿拿著“攻略”在打遊戲，對日軍的每一個暗堡、每一處火力配置點了如指掌。炮兵觀測氣球懸浮在瀋陽上空，引導著炮火對城內重要節點進行外科手術式的打擊。
十月八日，第2縱隊一部在日本人民軍第1軍配合下，經過血戰，攻佔了瀋陽東塔機場，徹底切斷了瀋陽守軍的空中補給和逃路。
十月十日，在經歷了慘烈的城市爭奪戰後，瀋陽守軍大部被殲，殘部投降。日軍第4師團長被迫切腹自盡。瀋陽，這座東北的核心城市，在淪陷九年後，終於回到了中國人手中。
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