15日5时，部队开始向敌警备司令部发起攻击。1纵1师政治委员黄玉昆给1团团长刘海清打电话，鼓励他们一鼓作气，迅速拿下敌警备司令部，活捉陈长捷。部队听说要抓陈长捷，忘记了饥饿和疲劳，决心大显身手。
部队顶着猛烈的交叉火力，先后拿下敌警备司令部东西两侧的制高点，2营的战士们敏捷地冲进司令部大门，勇猛拼杀，由楼下打到楼上，歼灭和俘虏了一批敌人。
1纵队1师1团6连副排长邢春福从俘虏口中了解到陈长捷在警备司令部大院的忠烈祠地下室，立即带战士傅泽国、王义风冲进去。此时，躲在地下室中的陈长捷正以无线电话向北平的傅作义报告战况。
“共军打到大院门口啦！”一声叫喊，已有数名解放军战土在手榴弹的爆炸声中冲了进来。
“不许动，举起手来，你们被俘虏了！”
解放军一声猛喝，在微弱的灯光下，7个国民党军官颤抖地举起手来，其中有三四人是将官。陈长捷对着还拿在手上的话筒本能地喊了一声：“他们来了”
“他们来了……”成为陈长捷向他的长官傅作义报告的最后军情。
在解放军战士的看押下，陈长捷吃力地下达了他在天津的最后一道命令：“投降。”
电话员立即在电话前向各方面转达这一命令，一时“投降！”“投降！”之声，在地下室里响起来。
陈长捷下令投降后，天津城内的枪声，逐渐稀疏下来。到下午3时，据守天津城的151师也放下武器投降。
在天津警备司令部附近的广播电台，仍在不断广播着国民党军队“胜利”的消息。
“小姐、先生们，可以休息了！”
随着这一声令下，旧天津的历史宣告结束了。
几个小时后，这个电台又换了另一种声音：“天津解放了！”
天津的历史从此翻开了新的一页。
17日，塘沽守敌5万多人，闻听天津已失，顿像丧魂落魄之犬，争先恐后爬上船去，由海上南逃。塘沽也获得解放。
天津战役从1月14日上午10时总攻开始到结束，前后只用了29个小时，共歼灭守军1个警备司令部、2个军部、10个整师和一些特种部队，总共歼敌13万多人，警备司令陈长捷、副司令秋宗鼎，86军军长刘云瀚、62军军长林伟俦、市长杜建时等军政要员全部被俘。
天津的迅速攻克，给傅作义以沉重打击，使其失去了与解放军谈判时讨价还价的重要筹码，给傅作义和据守北平的国民党军以严重警告：顽抗到底就是自取灭亡，任何坚固的城市都不能阻挡人民解放军的进攻，从而加速了和平解决北平问题的进程。
天津之战，是全国解放战争时期最大的城市攻坚战之一，也是人民解放军炮兵、工兵、坦克兵等特种兵参战最多的一次战役，从战役的决心部署到战役的准备和实施，都取得了新的作战经验。这些经验，对于尔后愈来愈多的大城市攻坚战具有重要的参考、借鉴意义。对拒不投降的敌人坚决彻底地予以消灭，这种方式后来被毛泽东总结为“天津方式”。