年9月12日，东北野战军第二兵团所属第11纵队及3个独立师、骑兵师、炮兵旅，向北宁线的昌黎段发起攻击，辽沈战役正式打响。第11纵队迅速攻克昌黎、北戴河等据点，并破坏交通，击退了敌第62军的反击，一举截断了北宁线。3个独立师也向绥中、兴城发展攻击，至月底攻占绥中，包围兴城，截断了秦锦之间的联系。
国军领导机构接到北宁线上发生大战的报告后，为防止守军遭到以往的因兵力分散而被各个击破之弊，于9月16日训令卫立煌、范汉杰，命令二人集中力量防守锦州为核心的周边地区。范杰汉随即撤守高桥，将兵力分别加强到锦州和义县方向。
由于滦县至兴城一线告急，国军第54军不得不分兵向南增援。为迅速孤立锦州，防止第54军退回锦州造成以后的攻城困难，林彪先前才规定第二兵团先在北宁线南段打响，吸引第54军南调。与此同时，林彪先后命令第2、3、4、7、8、9纵队和炮兵纵队迅速向义县前进，尽快完成包围义县并切断锦州与锦西之间联系的动作。
9月16日，先期隐蔽出动的东野第4、第9纵队已进至锦州以北的重镇义县，迅速将其包围。20日，第3纵队、第2纵队第5师和炮兵纵队经铁路运输到达了义县外围，接替第4、第9纵队包围义县。第4、第9纵队迅即南下，第4纵队绕过锦州向锦西方向攻击，第9纵队突袭了锦州城东北侧的帽山屯，歼灭守敌2个工兵营大部，一举将其夺取。第8纵队也赶到义县南侧加入战斗，打垮了防守锦州东侧至新民公路要点葛文碑地区的敌人。随后第8、第9纵队继续发展进攻，又连夺锦州以北的亮甲山、白老虎屯等要点。
连战连捷之下，林彪、罗荣桓于9月21日致电各纵队，强调说：“此次秋季攻势，各种条件皆对我有利。锦州附近之敌，在我攻势发动前已调走5个最强的师，使此线由不好打变成好打。”
战役发展至此，剿总司令卫立煌如梦方醒，知道东北野战军真是要奔锦州来了。他急电范汉杰，命其坚决夺回城北和城东要点。范汉杰立即组织了2个师兵力，在11辆坦克和几十门大炮支援下，分别向帽山屯、亮甲山、白老虎屯、葛文碑地区发起反击。8纵、9纵坚守部队顽强抗击，与敌人进行了反复争夺，并在后续部队支援下先后将反扑之敌击溃。范汉杰见反击无效，又恐锦州兵力空虚，便命令部队撤回。
与此同时，于锦州东侧加入战斗的第7纵队在第9纵队一部配合下，控制了锦州以南的高桥、塔山和西海口，截断了锦州与锦西、葫芦岛之间的联系。第4纵队则进至锦西、兴城间，并以第10师攻占兴城，形成了对锦西的包围。
至此，东北野战军各部协同作战，取得了锦州外围战斗的胜利，将北宁线唐山至锦州间的国军所占据点或占领，或分割，彻底切断了东北与华北之敌的陆上联系。国军保持的离锦州最近的进出据点，就只剩下了一个葫芦岛基地。
从9月12日到9月30日，将近20天时间里，东北野战军各纵队马不停蹄连续攻击，彻底分割截断了北宁线上的国军据点，为辽沈战役赢得了开门红。
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