城郊笼罩在浓浓大雾之中，炮兵看不清目标，因而推迟了总攻发起时间。刘亚楼焦急地在指挥所转圈子，本来应于拂晓发起总攻，这样可以利用白天最大限度地发挥炮火的威力。他向总前委立过军令状，保证在30个小时之内解决战斗，时间一分一分慢慢滑过，他从6时就进入了指挥所，到9时，弥漫在阵地上空的浓雾才开始飘散，天空突然放晴，几柱阳光从瞭望孔射进指挥所，将刘亚楼腕上的手表照得熠熠闪光。
“目标露出来了！”参谋们兴奋得大叫起来。
几个炮兵阵地先后打来电话，报告已瞄准目标。
刘亚楼开始询问各部队准备情况，各部纷纷报告：
“准备完毕！”
“准备完毕！”
10时整，刘亚楼猛擂办公桌，几部电话震得跳了起来：“打！”参谋们立即冲出指挥所，向空中发射了5颗红色信号弹。
500多门大口径火炮和上千门小口径炮同时怒吼，寂静的敌军阵地上突然升起一片森林般的烟柱，几秒钟后爆炸声传来如惊雷掠过大地，待命准备出击的步兵们连忙捂住双耳，津郊的大地开始瑟瑟发抖。
天津攻坚战从规模和声势上来说远远超过了锦州攻坚战，是四野战史上火力最猛的一次战斗。
刘亚楼在兵力和火力等各方面均占绝对优势，陈长捷根本不是对手。
一个小时的炮火急袭，使主攻方向上的敌军阵地土崩瓦解，一座座明碉暗堡被炸翻，一道道铁丝网、鹿砦被掀掉，深深的护城河岸坍塌，高高的土墙被撕开无数豁口。
陈长捷被这骇人的一幕惊呆了，连忙要求南京方面派飞机助战。上午11时，从青岛机场起飞的十几架飞机抵达天津上空，还没来得及投弹扫射，就被解放军的高射炮击落2架，其余的飞机见势不妙纷纷抬起头蹿上高空，也顾不上瞄准地面目标就稀里糊涂地将炸弹倾泻一光，然后急急返航了。这是天津战役中陈长捷获得的唯一援助，当然没有什么效果。
11时后，解放军的尖刀部队开始冲锋了。爆破手首先排除雷障，开辟通道，架桥队跃入冰冷的护城河，用一捆捆芦苇或汽油桶、木板、梯子等架设了无数座五花八门的“桥”。先锋部队越过护城河，从城墙缺口拥入城区，坦克部队也随同步兵攻入城区。不久，解放军主攻部队从7个突破口先后攻入市内，与国民党军展开激烈的街垒争夺战。
天津城防这样快就被突破，陈长捷惊恐万状，立即命令部队组织反击，企图堵住突破口，恢复阵地。
国民党军打到这个份上，只得把看家的本领全使出来了。坦克出动了，装甲车出动了，将汽车装上铁板变成“土装甲车”也出动了，沿着通向城墙的街道往前冲击。解放军的尖刀部队突入城区后简直打疯了，边冲边扔手榴弹，就像赶羊一样驱赶着纷纷后撤的溃兵。溃兵突然散开后，他们见一大群铁乌龟迎面开来了，打红了眼的解放军战士一点儿都不知道害怕，照样一往无前，很快就冲上去将铁家伙团团围住。有的人挺着爆破筒就往坦克履带里塞，有的人将炸药包扔上乌龟壳，还有的人爬上坦克揭开盖子往里甩手榴弹。敌人的铁家伙被血肉之躯硬是打趴了，解放军战士也付出了沉重的代价。
刘亚楼还有一项值得一提的战术，他说：“突破前沿后无数小部队穿墙越顶，像水银一样无孔不入，把敌人搞得稀烂，把敌人防守不过来的地区都占领起来，然后再来攻击坚固据点或房屋。”
天津市区有许多坚固的楼房，国民党军往往以楼房为据点，使用火力阻止解放军的攻势。而解放军的攻击部队遇到一时难以攻克的据点却不主动攻击，而是以一部分兵力牵制，大部兵力和后续部队绕过据点继续向前推进。解放军的攻势就像汹涌的洪水，很快就漫过一大片城区，那些固守大楼的据点变成了汪洋中的孤岛。
国民党军还在主要街道设立防线，这同样挡不住解放军的洪流。解放军有一明一暗两套战术，明的是登上街道两侧屋顶，向前冲击；暗的是在两侧房屋逐墙打洞，向前推进，搞得国民党军毫无办法。
陈长捷见各主阵地纷纷陷落，将手里的3个师的预备队撒出去救急。那3个师都是组建不久的保安部队，还没赶到增援点便纷纷逃散了。有1个师长赶到增援地点时已成了光杆司令，连身边的卫兵都逃走了。
天津城破的消息经中共地下组织的传播，极大地动摇了国民党军的士气，许多部队还没接触战斗就逃得一个不剩。解放军能对守军情况了如指掌，中共地下党组织功不可没，他们竟然复制了陈长捷警备司令部的城防要图，送到了平津前线司令部。林彪研究这幅图后，才精确地算出了30个小时之内可解决战斗。
陈长捷将战况向北平的华北“剿总”司令部报告，李世杰指示：“设法抽兵恢复被突破的地区……”可是，他哪里还抽得出兵力。
当日黄昏，陈长捷在万分危急之时用电话召集杜建时、林伟俦、刘云瀚开会。此时，解放军采用分拆的办法将大炮搬到市内一些大楼的顶部，再组装起来向一些重点目