9师、60师沿沪杭铁路进迫松江；尔后，3支部队在洋泾、塘桥、周家渡一带会合。战前动员时，军领导反复强调，一定要打出20军的威风，务求军政全胜！
第58师受领战斗任务后，部队冒雨涉水从震泽每日以60公里的行军速度，分兵两路，向平湖进发。5月10日，战斗打响，仅用两天时间就顺利攻占了平湖。接着，乘胜追击，继续扩大战果，先后占领了金丝娘桥、扶王埭镇。至14日晨，除少数敌人乘隙漏网外，敌之主力大部被歼。尔后，第58师由闵行以南地区向敌攻击，连克百曲车站、三林塘、杨思镇，进迫周家渡。
军侦察营在向上海方向侦察时，一路与敌周旋，巧妙歼敌，5月15日进至闵行镇时，突然与塘湾国际电台守敌一个营相遇，侦察营猛攻猛打，使对方闻风丧胆，只用1个小时就全歼该营340多人。
在第58师和军侦察营一路胜利的同时，军部率第59师、60师进抵松江地区，准备向上海外围之敌基本阵地梅家巷、华泾发起进攻，此时，上级下达了关于“不要过早发起进攻，以免敌人在我友邻未合围时从上海脱逃”的指示。为了配合友邻迅速攻占高桥断敌海上逃路，第20军于20日奉命率第59师、60师由杜家行东渡黄浦江，并会合第58师攻击浦东市区。
5月22日，浦东市区的攻坚作战全面开始。第58师向洋泾、烂泥渡发起了进攻；第59师与张家楼、塘桥之敌展开了阵地争夺；第60师与对峙的周家渡之敌也接上了火。3个方向的突击，就像3把尖刀，直刺敌人心脏。指战员们依靠近战，靠手榴弹、汤姆机枪、炸药包，与敌展开短兵相接的战斗。有的单兵爆破，小组突击；有的连续爆破，连续突击；有的1个组爆破，2个组突击；有的运用偷袭与强攻相结合的手段，机智地粉碎敌人的坚守企图。
初夏的南方，细雨绵绵。部队经过连续行军和作战，都非常疲劳，有的人几天几夜没有合眼。但想到上海即将解放，斗志又顿时昂扬。在血与火的拼杀中，战士们创造了许多可歌可泣的英雄事迹。有的孤身打入敌阵，与敌展开肉搏，有的腰折骨断，仍不肯下火线，用鲜血和生命为胜利铺平道路。
浦东高昌庙渡口。
第20军主力在完成浦东作战任务后，正集结码头，准备西渡黄浦江，参加上海市区围歼战。
上海是一个国际都市，又是全国的经济中心，革命在全国取得胜利后，将对我国经济建设的恢复和发展，起巨大的作用。军党委专门开会研究：怎样才能贯彻好上级的意图，既要坚决、彻底、干净地消灭敌人，又要不使上海受到过大的战争创伤？军党委具体分析了当时的形势：外围之敌被解放军夹攻、围歼，已元气大伤；剩下的残敌惊魂未定，士气低落，军心涣散且建制混乱，缺乏战斗力；人民解放军则越战越强，部队经过入城教育，政治素质更加提高。尤其是有上海地下党组织和广大人民的大力支援，人心所向，众望所归。根据这种情况，应当在不放弃军事打击的前提下，加强政治攻势，瓦解敌人，争取敌人放下武器，在地下党配合下，完成解放上海的任务。
军领导向部队说明：“军事压力和政治攻势相结合，愈大胆，愈坚决，愈能胜利。”那些天，军部不断接到各部队传来的电报、电话报告，通过政治攻势，不断俘敌，或一个班，或一个排、一个连、一个营。最典型的战例要算第60师所属第178团2营的一次战斗。
那是5月26日黄昏，2营由浙江北路沿安庆路向东进至北四川路时，盘踞在凯福饭店的国民党军队1个营封锁了2营前进的道路。敌人据守高楼，通过房屋的窗口，居高临下向2营疯狂射击。顿时，附近的墙壁、马路上布满了弹痕，把2营压在一条胡同里动弹不得。指战员们怒火满腔，恨不得给守敌几炮，把饭店炸平。但是他们想到这即将是人民的财产，不能因为打死几个敌人把自己的房子炸塌了。于是，营指挥员沉着应战，一面指挥部队将敌分割包围，压制敌火力，一面通过喊话向敌展开政治攻势：
“蒋军官兵们，你们被包围了！”
“放下武器，停止抵抗，是你们惟一的出路！”
“缴枪不杀！”
“解放军宽待俘虏！”
……
霎时，饭店周围枪声四起，喊话声震天。这声音和整个解放上海市区的枪声、喊杀声汇集一片，好像有千军万马包围着敌人。在解放军强大军事压力和政治攻势下，国民党守军被迫停了火。一个军官模样的人咋呼起来：“别……别打了，我们愿意谈判。”国民党守军动摇了，即派人下楼接洽投降。但是，这帮家伙耍滑头，他们一方面以谈判为名进行摸底，妄图争取时间负隅顽抗，一方面想用金钱财物收买解放军官兵，逃脱自己即将灭亡的命运。营领导看穿了国民党守军的诡计，一针见血地揭露他们假谈判真顽抗的把戏，并对他们反复宣传解放军宽待俘虏的政策。国民党军见大势已去，又慑于解放军军事打击的压力，不得不缴械投降。
上海市解放以后，第25军两个师于5月30