钟，3架飞机临空，由于解放军高炮火力猛烈，飞机不敢低飞，大部分投到大凌河北的解放军的阵地内，城内的只得到一小部分。
29日，攻城部队发起了外围战斗。八师在郑家屯遭到国民党军两个连重火器的封锁，最后派人炸掉了两个大碉堡，夺取了据点。七师二十一团、九师二十五团攻打火车站3次冲锋未果，又采取正面攻击，侧后迂回包围，仅用了40分钟歼灭了守军1个营400多人，占领了车站。30日凌晨2时，在城南外围解放军打开了突破口，国民党军急令一团二营长刘雄带人封锁突破口，城上以火力支援，结果二营长去后身负重伤，送回医院就死了。二纵队五师十四团十一连在炮火的支援下，攻克了城南外围据点老严家、老李家，歼灭守军200余人。
当天，解放军不断向城内打炮，城内守军又没有炮弹，无法还击，炮弹落在了暂二十师一团的指挥所里，将掩蔽部炸塌，团长赵振华、副团长蒋啸天被压在了里面，费了很大的劲，才被挖了出来，为了减少伤亡，赵振华下令挖掩蔽部，把人员转入地下。也就在这一天蒋介石给王世高发来一封电报“世高吾弟：义县安危，影响整个东北战局，该师连续英勇作战，殊堪嘉许，现已令锦州范(汉杰)主任大力增援，尚望勉励官兵，再接再厉，以尽全功。”顾祝同也从沈阳发来急电，要暂二十师必须坚守一个月，于是，王世高下了道训令“义县乃锦州屏障，如义县不保，锦州将垂危；若锦州失守，整个东北就完了，东北完，国家兴亡在此一战了，务必督饬官兵，坚守阵地以尽全力。如有擅自放弃阵地者，军法从事，格杀勿论。”但战至当日晚，义县外围据点多数失守了，西门外的地方部队退下来，要求进城，城内守军又怕有解放军混进来，所以不敢放行，退下的部队被收容起来，被迫退至城东、南外围工事里防守。
城外的武家小庙、关帝庙、城东南的地堡群、城东北的张家大院等处国民党军仍在坚守中，守军对部署进行了调整，每个外围据点都有1个连以上的兵力把守，他们自认为义县还能坚守10天，等待援军的到来问题不大。晚上，攻城部队又发动了进攻，以进攻城的西南角为重点，但没有取得进展。
30日，东北野战军司令员林彪下书锦州国民党军六兵团司令官卢浚泉，晓以大义，劝其停止抵抗，以免无谓伤亡，但卢浚泉拒不接受，义县外围战斗继续进行。五师十四团十连向城西南角的武家小庙发起了攻击，武家小庙距城墙150米，据点内有4栋房屋，加之地堡群形成了一个环型的支撑点，据点长宽各有50米，内有5个大碉堡21个小碉堡和4个掩体，四周挖有4米宽3米深的外壕，壕外设置有绊脚索、梅花桩、铁丝网等多道障碍，并有交通壕和暗道通向城内，在其周围有3个据点可相互支援。
12时28分，经过炮火准备，十四团发起攻击。由于三面受火力控制，兵力不易展开，十连经8次连续爆破，将5道障碍工事扫清，从西南角攻入据点，迅速攻克了5个大地堡群，全歼守军暂二十师二团二连两个排，几分钟后，城内守军组织1个排的兵力，经城内地下通道向武家小庙实施反击，以城墙上的火力封锁了后续部队，十连沉着应战，打退了3次反扑，一班长王风江将子弹打光，40多个国民党兵冲了上来，他拔掉迫击炮弹的保险销，投了过去，打退国民党军的冲锋，十连坚守了7个小时，击退了国民党军1个排至两个连的7次反冲击，毙伤国民党军450人，团里为了保存有生力量，采取加油战术，先后动用了16个班，逐次加入战斗，守住了阵地，至此，五师已全部扫清了外围据点，到达了城下。
九师二十六团在南关攻打关帝庙，关帝庙可侧防东南两侧城脚，据点工事很坚固，7次冲锋未果，伤亡很大，经调整部署，又连续4次爆破和冲击，最终夺取。八师经过激战，一举歼灭了东关的大部守军，少数守军逃向城内。城外围据点被突破，情况危急，援军迟迟不到，守军已经感到坚守无望，晚24时，王世高紧急召集各团长开会，决定突围，他认为解放军兵力正集中在锦州方向，北方一定很空虚，决定突围后向西，经朝阳转绥中、兴城一带，再靠拢锦州，因准备时间太仓促，突围时间定于10月1日天黑后行动。
10月1日晨5时30分，八师二十二团用30分钟，又歼灭了城东北角的张家大院的守军，俘30多人，攻城各部队已肃清了外围的全部据点，把包围圈已经压缩到城墙的四周。
10月1日9时30分，义县总攻开始，炮兵进行了火力准备，在城西南、城南和城东开了3个40～48米的口子，城墙上的碎砖石在缺口处堆起了一个斜坡，10时炮火延伸，攻城部队及时在障碍物中开辟通路，10时30分了发起了冲击。五师十三团一连仅用4分钟登上城头，二连也相继登城，抗住了守军1个连的反冲击，乘胜占领了大庙，巩固了突破口。警卫连和七连各以一部兵力分别沿城墙向城东、西两侧扩大突破口。
11时20分，二营从二连突破口进城后，在一营右翼加入战斗，一营乘胜攻占了胡家大院暂二十师一团的指挥