軍令傳下，清軍開始倉促備戰。然而，此時的清軍早已是驚弓之鳥，士兵們紛紛逃亡，將領們各自為戰，本無法組織有效的抵抗。碩託接到命令後，雖想堅守遼，但城守軍僅有三萬餘人，且大多是老弱病殘，面對中華軍二十萬中路軍的進攻，本不堪一擊。
十月初五，中路軍抵達遼城外。李虎下令紮營，隨後與“飛鳶”部隊統領凌雲取得聯絡，約定次日發起進攻。次日清晨，五十架“飛鳶”率先升空，對遼城牆、兵營、糧庫實施準轟炸。炸彈呼嘯而下，炸聲震耳聾，遼城牆被炸開多個缺口，清軍兵營燃起熊熊大火，糧庫被炸燬，城一片混。
“進攻！”李虎一聲令下，中路軍炮兵部隊的迫擊炮、後膛炮同時開火，猛烈轟擊清軍的防工事。坦克部隊如同鋼鐵巨，向城牆缺口衝去，碾著清軍的鹿角、拒馬，掩護步兵部隊衝鋒。步兵將士們冒著清軍的箭雨，從缺口攻城，與清軍展開激烈的巷戰。
清軍士兵雖拼死抵抗，但手中的弓箭、火銃本無法與中華軍的步槍抗衡。中華軍將士們依託坦克的掩護，逐街逐巷地肅清殘敵，城的漢人百姓紛紛響應，為中華軍提供報、引導路線，甚至拿起鋤頭、扁擔參與戰鬥。碩託率領殘部退守遼王府，負隅頑抗，最終被中華軍將士槍打死。
十月初八，遼城宣告復。訊息傳到瀋，多爾袞大驚失，率領的援軍行至半途，得知遼已失，不敢繼續前進，只得率軍退回瀋。
與此同時，左路軍周昂率領十五萬人進攻海城、鞍山。海城守將見中華軍來勢洶洶，未作抵抗便開城投降；鞍山守將率軍頑抗，被“飛鳶”部隊轟炸兵營後，軍心大，中華軍趁機攻城，僅用一日便攻克鞍山。兩路大軍順利完作戰任務，開始向瀋方向推進，形對瀋的左翼包圍。
右路軍吳奎率領十五萬人進攻蓋州、營口。蓋州清軍守軍試圖憑藉城牆抵抗，但在中華軍的炮火與“飛鳶”轟炸下，城牆很快被攻破，守軍投降。營口作為清軍的重要港口，守軍較多，但面對中華軍的強大攻勢，同樣難以支撐。此時，鄭和率領的海軍艦隊已攻克金州、復州，抵達營口外海，與右路軍形夾擊之勢。海軍艦炮猛烈轟擊營口港口，“飛鳶”部隊配合轟炸城清軍據點，右路軍從陸路發起進攻，外夾擊之下，營口守軍迅速潰敗，中華軍順利收復營口。
至此，中華軍陸軍三路大軍與海軍功會師，對瀋形了全方位的包圍。瀋城，多爾袞已是窮途末路。城中守軍僅剩五萬餘人，且大多是臨時徵召的百姓，本沒有戰鬥力；糧草早已斷絕，士兵們飢寒迫，紛紛逃亡；城漢人百姓人心向背，多次發起暴，試圖開啟城門迎接中華軍。
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