1945年8月8日，前苏联政府对日宣战，出兵远东。从东、北、西三路攻入中国境内，日本关东军全线崩溃。西路后贝加尔方面军第十七集团军(3个师)和五十三集团军(3个军)越过蒙古人民共和国，经昭乌达盟、哲里木盟进入辽西地区，18日至31日，解放了赤峰、朝阳、凌源、叶柏寿、北票等城镇。第十七集团军主力集结于平泉、凌源、叶柏寿地区，并向山海关方向派出侦察、先遣支队，切断了关内外的联系。
第五十三集团军经农乃庙、林东到奈曼、宝国吐到北票，并向朝阳、锦州地区派出了先遣侦察支队，8月31日，集团军主力集结于朝阳、北票、阜新、开鲁地区。为配合苏军作战，第十八集团军朱德总司令于10日发布了第一号命令，令各解放区部队举行大反攻，消灭日伪军，收复失地，派部队挺进热河(旧省名，今河北省东北部、辽宁省西南、内蒙古自治区东南部，1955年撤销)、东北。冀热辽军区李运昌部第十六军分区部队在曾克林、唐凯的率领下，29日到达山海关时，由于有日伪军守卫，冒雨绕道九门口，直插绥中县前所车站，歼灭了伪军400余人，切断了山海关与绥中的联系，在辽西走廊上站住了脚。
30日上午，由建昌而来的苏军第十七集团军先遣支队与十六军分区部队会师，商定回攻山海关，12时，事先派参谋董占林和1名苏军上尉，去山海关日军司令部，以中国八路军司令官代表和前苏联红军司令代表的名义向日军发出通牒，限令日伪军于本日14时，“率部于山海关火车站无条件的向中苏军队投降”，日军借口山海关不归“满洲国”管辖，拒绝投降。
17时，冀热辽军区十六军分区第十二团、十八团配合苏军向山海关发起了进攻，激战两个小时，占领了山海关，俘日军250多人，伪军1500人，打通了关内外的交通，使华北与东北解放区连成一片，为挺进东北的部队开辟了通路。9月3日，曾克林、唐凯率部向锦州、沈阳疾进，沿途收复了绥中、兴城、锦西，解除了伪满两个旅的武装。
4日，乘火车到达锦州，在苏军的配合下，歼灭了北大营的日伪混合旅5000余人，接管了锦州。十八团留500人驻守锦州，组建了锦州卫戍司令部，十二团继续北上，5日晨，乘火车抵达沈阳。十八团在辽西地区，先扩编为3个营，再扩为6个团5个直属营，即六十四团驻阜新、彰武，六十五团驻绥中、兴城、锦西，六十六团驻北镇、黑山、盘山、台安，六十七团驻北票、朝阳，六十八团驻阜新，六十九团驻锦州，兵力达1．5万人，奉命编为东北人民自治军二十二旅，同时，各地还组建了县大队(支队)，每个大队约700人左右，地方武装共达8000余人。经过两个多月的除霸剿匪、建立地方政权，完全控制了辽西地区的局面。
与此同时，国民党也在设法抢占东北，蒋介石以举行“重庆谈判”为名，争取时间，调动部队。8月30日，蒋介石组成军事委员长东北行辕，任命熊式辉为主任。10月18日，将原昆明防守司令部改编为东北保安司令长官部，杜聿明为司令长官，首先空运两个军到平津地区，同时海运部队，准备在东北登陆，将登陆地点开始选在营口，派人前去联系时，发现苏军已经撤离，被东北人民自治军控制，又想改在葫芦岛，遭到锦州苏军和冀热辽军区的警告阻止，为不引起对苏军作战的危险，经与美军协商，把登陆地点改在了秦皇岛，10月底，国民党军十三军和五十二军共7万人，海运秦皇岛港上岸，拟向山海关进攻。
当时，山海关驻有冀热辽军区十九旅两个团(在冀东地区新组建)，从辽西调来的二十二旅六十四团，11月3日，山东军区七师赶到，守卫山海关的总兵力达1．1万人，由七师师长杨国夫任总指挥，十九旅旅长张鹤鸣为副总指挥。国民党军集结调整后，经过一周的试探性进攻，发现山海关守军兵力不大，11月15日，杜聿明指挥5个师，在飞机炮火的掩护下发起全面进攻，以主力十三军四师、八十九师从正面攻击，以十三军五十四师向九门口进攻，五十二军二十五师从义院口实施侧后迂回，战至16日，五十四师占九门口。由于兵力不足，奉中共中央军委的命令，山海关守军主动撤出战斗，节节阻击北退，国民党军攻占了山海关，打开了进攻东北的大门。
18日，国民党十三军前卫团占领了绥中，沿沈(阳)山(海关)公路乘汽车跟踪追击，山东七师和二十二旅六十四团，交替掩护，顽强阻击，六十五团也赶至兴城、首山一线，掩护部队后撤，在此六十五团二营与六十四团奋战一昼夜，经顽强抗击，歼灭国民党军800人，但我军伤亡也很大，奉命撤出战斗，转向锦州西南的女儿河、小岭子地区，在小岭子机场，炸毁了缴获日军的20多架飞机。
22日，国民党军进至锦西、葫芦岛，向锦州发起了进攻，其十三军主力沿公路北上，八十九师越过大小虹螺山沿锦州的西南迂回北上。东北人民自治军视当时的态势，于25日撤出了锦州，中共辽西地方党政机关、地方武装向朝阳、阜新农村转移，已到达锦州地区的各部队分别撤至义县、黑山、北镇等地休整，11月26日，锦州被国民党军占领。
多年后蒋介石在《蒋总统秘录》中写道：假定说登陆地点是营口，则到达东三省心脏部位的沈阳只有150公里平原路程，可是由秦皇岛前往，则有3倍于营口距离，而且自秦皇岛至锦州之间约200公里的海岸线，是从热河绵亘而来的山脉陡然入海，形成天然隘路。
大军投入这个地带，集中作战与展开都不可能。从战略的观点来看，是易守难攻的地形。然而由关内循路向东北推进，却只有通过这个山海之间的关山难越的惟一走廊。虽然只前进200公里，但差不多就耗费了一个多月的作战时间，时间损失太大了。
11月27日，出关的八路军山东军区第一师(简称山东一师)、华中新四军三师一部向高桥的国民党军进行了一次反击，未获得成效。12月8日，山东一师和三师七旅在锦州北上齐台，向国民党十三军八十九师发动了进攻，毙伤国民党军数十人，但七旅有一定伤亡。12月23日，国民党军经过调整，兵分两路继续北上、西进，其五十二军(欠一九五师)向沈阳方向发展进攻；十三军及五十二军一九五师向义县、阜新、朝阳、凌源方向推进，至1946年1月12日，占领了辽西大部地区，十三军主力即向承德发展。
1946年5月，四平战役后，为配合北满的作战，冀热辽军区进行了“热河战役”，以收复失地，冀热辽军区三十旅歼灭了平庄的国民党十三军一六二团，热辽军分区部队对北票的国民党十三军八十九师工兵营和地方保安部队发起了进攻，攻克部分据点，歼其一部，因其援军赶到，撤出了战斗。同时破袭铁路交通线，锦(州)承(德)线被彻底破坏23公里，53天不能通车，将叶(柏寿)赤(峰)线高大门至乃林段破坏，北宁线山海关至绥中段沿线车站被攻占，歼国民党军近两个连，破坏桥梁18座。
“热河战役”迫使国民党军从关内调兵增援，6月，国民党九十三军到达锦州地区后，协同地方武装部队先后4次向热东地区(今锦州及朝阳大凌河以南地区)进行“扫荡”，在宽邦、药王庙、明水塘门、和尚房子、山咀子等地，同热东军分区部队发生多次战斗，8月，接替十三军在辽西地区的防务。
1947年夏，陈诚到东北，提出“确保北宁线，打通锦承路”的方针，9月，当冀察热辽军区部队准备破袭北宁线(北京至沈阳)时，陈诚令国民党军向北宁路以西热东地区进犯，确保北宁路安全。国民党九十三军暂二十二师(欠三团)出锦州经虹螺蚬向新台边门出击；暂五十师一、二团从绥中进至梨树沟以南三道沟、大小白石水一带。东北民主联军抓住战机，决心集中八、九纵队和热河独立师将其各个歼灭。
13日，八纵队和冀察热辽军区独立一师，分别从赤峰和凌源到达药王庙；六家子地区，二十三师六十八团进至新台边门西南上、下富尔沟地区，割断两路国民党军的联系、阻止从新台边门向梨树沟门增援。热河独立一师佯攻新台边门暂二十二师，进行箝制。14日，八纵队二十四师、二十二师六十六团及热东军分区部队向三道沟、大小白石水攻击时，发现国民党暂五十师已进至梨树沟门，随即跟踪发起攻击，战至黄昏，将暂五十师大部及一部分地主武装“清剿队”共3000余人歼灭，东北民主联军取得了梨树沟门战斗的胜利。
15日，进至新台边门的暂二十二师得知暂五十师被歼，退缩到杨杖子建立据点，八纵队二十三师主力、冀察热辽军区独立一师跟踪追击至杨杖子，奋战彻夜，夺占了毛祁屯、杨杖子以西一线阵地，16日14时，经炮火准备之后，各部队向杨杖子发起了总攻，二十三师攻占了杨杖子西南的上、下付儿沟，直逼毛祁屯暂二十二师师部，国民党军出动了一个团的兵力反击，被击溃。东北民主联军二十二师六十四团攻占子杨杖子东北山后，向毛祁屯北山攻击，六十五团占领了黑鱼沟北山，向杨杖子东北的白杨木沟、东南的高和尚沟迂回，独立一师攻入杨杖子街内，经奋力攻击，暂二十二师全线溃败，一部东逃，被热东军分区部队堵击，一部夺路逃向西南方向，被八纵队阻援的部队歼灭。第一次杨杖子战斗，俘国民党暂二十二师少将副师长苏景泰、少将参谋长宁坚以下2560人，毙伤1000人。
在杨杖子激战时，陈诚又令四十九军军长王铁汉带七十九师、一○五师共4个团的兵力，从锦州经虹螺蚬前去增援。东北民主联军总部决定，让开江家屯至新台边门大路，诱四十九军进至新台边门附近，予以歼灭。18日，八纵队至新台边门、冫工家屯以西待机，九纵队速由冀东北上向八纵队靠拢。此时，四十九军进至钢屯，行动十分谨慎，直到20日才全部进入杨杖子、毛祁屯地区，加修工事。
八纵统一指挥各部队作出了部署：八纵二十三师担任主攻，在上、下黑鱼沟一线展开，由北向南攻击；二十二师在上、下付儿沟以西地区展开，从西向东攻击；独立一师位于王家屯、石灰窑子南山一线，堵住东逃去路，适时向西侧的毛祁屯方向突击；二十四师为总预备队，集结于上、下中兰沟附近，其七十一团北上大虹螺山一线阻援。
九纵队二十六师、热东军分区部队进至杨杖子东蜂蜜沟、乌云山(今423高地)、孙家沟一线，阻击锦西、兴城方向的来援，二十五师进占杨杖子以南郭家屯、旧门地区，截击溃兵南逃。21日，各部队对四十九军实施了包围，经战斗夺取了前进阵地，黄昏后，二十三师攻占了杨杖子北制高点323高地，二十二师也占领了附近的高地，一部突入街内，独立一师攻占了指定位置。22日晨，国民党又派四十九军二十六师由锦州经虹螺舰向杨杖子增援，被二十四师七十一团阻于钢屯附近；国民党暂二十二师三团、暂六十师分别从锦西、兴城出援，被九纵队二十六师阻击于乌云山地区。
10时，八纵队对杨杖子守军发起总攻，战至13时，总预备队二十四师加入战斗，国民党军全线动摇，被压缩在毛祁屯附近的狭小地区，黄昏后，国民党四十九军被击溃，大部向旧门方向逃跑，九纵队二十五师正面堵击，八纵队从后面追击，将其歼灭，另一部东逃，被热东军分区部队堵击。
战至23日12时，取得了第二次杨杖子战斗的胜利，除四十九军军长王铁汉带200余人外逃，其余1.2万人全部被歼。梨树沟门和两次杨杖子战斗，被称为“辽西三战三捷”，它是东北民主联军在辽西地区进行的一次成功的运动战。
杨杖子战斗后，陈诚更加认为北宁线十分不稳定，于是又调新六军等部南下，巩固交通，防守两锦地区。第八、九纵队、独立一师及热东军分区部队，乘势在北宁线兴(城)榆(关)段展开破击战，28日，连续奋战两昼夜，攻克了沿线除绥中外的10余个车站据点，歼国民党军近千人。
在冀东、热东地区民兵、群众的协助下，将该段铁路“大翻身”，烧毁枕木，挖掉路基一部，并炸毁沿线的大小桥梁。内蒙古骑兵第一师及骑兵十五团破袭了北宁线上白旗堡33孔铁路桥和中腰堡铁路桥，并阻击了新民来援的国民党七十一军九十一师部队。
10月2日，国民党军派工程部队前来抢修铁路桥，东北民主联军总部令“彻底破坏北宁路大虎山至绕阳河段铁路，使其不能修复”，4日，内蒙古骑兵一师四十二团同骑兵十五团分别在袁家窝棚、励家窝棚以东同时展开破路，国民党军发现后派出数架飞机在空中扫射，破路部队组织了对空射击，并同守备部队展开激战，一夜之间强行破路7公里，毁坏铁轨，火烧枕木，使北宁线交通全部瘫痪，给了陈诚当头一棒。有人讽刺道：“陈诚真能干，火车南站跑北站”(指沈阳市内的车站)。
由于秋季攻势的开展，国民党又从关内抽调部队增援东北，八、九纵队、独立一师及冀察热辽军区部队，又相继进行了铁路破击战，以阻止国民党军北调。10月8日至12日，八纵二十三师、独立一师破坏了锦(州)兴(城)段铁路，将羊圈子至营盘段铁路大都翻烧，攻占了高桥车站。二十二师、二十四师控制了锦州以西据点，二十四师在白庙子歼国民党四十九军二十六师一个营，并袭击了锦州机场。九纵队将营盘至兴城段铁路拆毁一段，并攻克了营盘、韩家沟两个车站。
12日，刚进入东北的国民党军暂三军、九十二军二十一师、九十四军四十三师、十三军五十四师向兴城方向运动，冀察热辽军区部队撤出锦兴铁路段，北上转围义县，破击锦义(县)铁路。与此同时，七纵队二十师、骑兵一师、骑兵十五团于12日对大虎山发起攻击，国民党军在飞机的支援下，顽强抗击，后经查明，国民党九十四军四十三师一部、新六军1个团已于前一日进至大虎山，使守军兵力大增，于是，攻城部队被迫撤出战斗。14日，国民党五十三军、暂三军到达了大虎山、黑山地区，企图与新民之国民党九十三军暂二十二师相配合，打通北宁路。
15日，冀察热辽军区前方指挥所决定，再次对锦(州)义(县)铁路进行破袭。九纵队进至田家屯、班吉塔、沈家台一带集结阻援。
16日，八纵队二十四师、独立一师将薛家至泥河子间铁路大翻烧，炸毁桥梁7座，攻克了薛家屯、上齐台、泥河子等车站。八纵队主力进至义县西南城郊，准备歼灭城内守军九十三军军部及一个团，此时，国民党军暂三军一部、九十四军四十三师、九十二军二十一师到达锦州，故放弃了攻歼计划，转向义县西进行破袭。
18日，八纵队用两天时间将义县至金岭寺段铁路破坏，攻克了周家屯、上园、南岭、金岭寺等车站，歼灭国民党军一部，使锦承铁路陷于瘫痪。
20日，东北民主联军围攻北票，意在围点打援，28日，九十二军军长侯镜如出义县，率九十二军二十一师、九十四军四十三师前去增援，在九关台门被八纵队、九纵队、骑兵师、独立一师阻击，一部被追歼。
11月4日，冀察热辽军区骑兵师在锦县余积屯，歼灭了担任护路任务的国民党军一七四师于大川部(伪称，实为热河地方武装团队)1000余人。
1947年的秋季攻势中，东北民主联军八纵队、九纵队及冀察热辽军区部队，在锦州及辽西地区连续展开歼灭战、破击战，迫使东北国民党军调动主力部队及关内的部队进至辽西地区，有力地配合了整个东北战场和晋察冀地区的作战，得到了东北民主联军总部的通电表扬。