通壕贯通，还有铁丝等副防御设施。主阵地前地形开阔，不便接近攻击。故一○五团激战多次反复冲击，皆未奏效。
第二纵队五师十三团，乘胶轮大车渡过辽河赶往辽阳截击敌人，途中闻辽阳已被兄弟部队占领，且沈阳之敌并未逃走，乃折返苏家屯与十二纵相遇。十三团积极要求参加攻取下河湾之三间房战斗。于是，十二纵队决定三十五师组织一○三团协同五师十三团攻歼该敌。仅20分钟，占领了敌之前沿阵地，将敌压缩在车站内。战斗向纵深发展，经一小时激战，占领了敌之核心工事，歼敌一部，残敌向东北逃去。但由于一○三团求战心切，没有侦察地形，未组织好火力，协同也不好，损失不小，团政治委员朱嗣玲、参谋长牛学俭不幸壮烈牺牲。
该团一营跟踪追击，激战2小时全歼守敌，毙伤俘600人，缴获三七战防炮和化学迫击炮多门等武器。其余为十三团所俘获。从此，沈阳的南大门被我打开。一○三团和一○四团在师政委栗在山率领下，不顾浑河铁桥敌之冷枪冷炮射击，迅速向市区冲去，径直攻进铁西区，控制了兵工厂，占领了杜聿明官邸；一部进抵市区东部，缴获了大批轻重战器和物资，俘敌万余人。
十二纵右翼三十四师一○一团首先夺取了白塔堡东侧制高点莫子山，然后直插白塔堡西北方向的上河湾，割断了白塔堡与上河湾的联系；一○○团从西向东，一○二团从南向北，对白塔堡守敌二○七师一个团展开围攻。激战中，一○一团利用两名被俘的敌下级军官进入白塔堡给敌团长送信，要他立即命令所属交械投降。敌团长见大势已去，表示愿意谈判投降。该团即派出两名干部进入白塔堡，与敌团长达成协议：
(1)放下武器投降；
(2)保证武器弹药和一切物资完好无损；
(3)我保障投降人员的人身和个人财产安全。
经三十四师政委谭友林批准，命令各团停止攻击，分三路进入白塔堡，共受降和俘敌3500余人。
左翼三十六师以一○八团为前卫，一○七团在一○八团左侧与之并肩搜索前进，一○六团为师预备队随师指挥所跟进。一○八团前卫八连进至沈阳西南的榆树台时，突遭敌二○七师一旅一团第三营炮火阻击。该连被敌火压制在距敌地堡仅20米的开阔地里，伤亡严重，几次组织爆破均未成功。三营长蒋顺学及时调整部署，命八连正面攻击敌同时，调九连从敌侧后迂回，切断敌之退路，七连从左侧攻击敌之大地堡，配合八、九连攻击。
激战中，七连战士江维只身冲到敌地堡前，向地堡投进一颗手榴弹，敌仍不投降，他就把三颗手榴弹捆在一起，拉开弹弦，冲进地堡，把地堡摧垮了。这位解放不久的英雄战士也献出了宝贵的生命。战士们怀着悲愤和仇恨，奋勇冲向敌人。九连长宋杰带一个排抢占了敌人的交通壕，并沿交通壕攻击前进，直插敌营指挥所，俘获了正在用电话指挥作战的敌营长，命他下令放下武器。
这颗“钉子”终于被拔掉了。后续部队急速向市内铁西区冲去。这时，一○六、一○七团均已先机攻入市区。一○六团收降了敌人一个装甲团，参谋长杨晨光坐上敌之装甲车，率一个排直捣敌“剿总”司令部，砸掉了敌“剿总”司令部的牌子。一○八团收降了敌人一个炮兵团两个步兵团，进抵敌东北“剿总”副总司令马占山的松北绥靖司令部，收降了马占山的警卫部队。全师共俘获敌官兵1 2万余人，收缴了大量车辆和物资。
主力一纵、二纵及辽北各独立师也已经攻进沈阳市区。敌军分崩离析，十分混乱，纷纷寻找解放军请降。但有的仍在顽抗。
第一纵队三师于10月31日下午向国民党主要防区——铁西区之二○七师之一部发起了冲击。该防区由两道防线组成，既有水壕、鹿砦，又是群垒密布，铁丝交织。三师师长刘贤权令八、九两团向第一道防线突破打开两个口子，遭敌炮火、坦克拦截，攻势受阻。
八团经过两个小时的战斗，炸掉了于洪机场西面的几个碉堡，打退了敌人多次反击，才突破了敌人第一道防线。九团在公路两侧进攻，遇到敌人炮群、坦克的拦阻。这时，第一纵队李天佑司令员，梁必业政委带着纵队炮兵团赶来了。李天佑说：“麻痹不得。秋蚊子咬人不出声，却更毒。不要把敌人看得太简单了。”三师部队立即协助炮兵抢修了炮阵地，准备拂晓强攻。
果然不出李司令员所料。次日晨三时许，九团当面的敌人连续发起了反击，经激烈战斗才将敌击退。
八团团长宋文洪指挥部队拿下于洪机场后，又带领全团向城内发展，在铁西区没费多大力气，就解决了敌一装甲战车团，俘敌一部，缴获20多辆装甲战车。他命令部队赶快往里打，接受敌人投降。为了靠前指挥，他同作战股长王培德和警卫员乘上一辆刚刚缴获的装甲战车，令驾驶员朝市中心开去。他们冲到中山广场，停下车来，正要下去观察情况，斜对面白楼上的敌人朝他们打了几枪。宋团长当即用手中的冲锋枪向白楼开火。跟上来的一营正准备发起攻击，白楼和另一侧的黄楼里的敌人都伸出了