14日10时，东北野战军3个突击集团向锦州城发起总攻击。
总攻前，攻城部队500余门大炮，以猛烈炮火集中向锦州城墙及守军工事连续轰击，很快在一些地段打开缺口，并有效地压制住敌人的火力。11时，南北两个突击集团在炮火的掩护和坦克的支援下，发起猛烈冲击，迅速突入城内。
北集团第2纵队沿惠安街、良安街插入，第8纵队主力由伪省公署东侧越墙入城，第6纵队17师也从康德街、大同街相继突入市区。南集团第7、第9纵队涉过小凌河，同时突破锦州南面城防，而后向市区纵深攻击。东集团第8纵队等部也突入城内。
各部队进城后与敌展开激烈的巷战。野战军采取穿插分割、迂回、包围等战术，首先将城区守军穿插乱，割裂开，后续部队则源源不断地在炮火、坦克掩护下，冲进城内，以火力、爆破、突击相结合的攻坚战术，对固守据点之敌实施攻击。
广大指战员不顾国民党军飞机疯狂轰炸扫射和守敌的死命抵抗，英勇冲杀，攻克一个又一个碉堡，打退一次又一次敌步兵、坦克的多次联合反击，充分显示了人民子弟兵不怕牺牲、一往无前的英雄本色。在突破敌防御阵地的战斗中，第2纵队第5师战士梁士英用身体顶住塞入敌碉堡的爆破筒，拔除了前进道路上的障碍。梁士英壮烈牺牲，被追认为特等功臣。
15日拂晓前，各路攻城部队先后在白云公园、中央银行地带会师，摧毁国民党东北“剿总”锦州指挥所及第6兵团司令部，仅剩残敌约1万人固守老城。当日中午，第7纵队及第2纵队一部向老城守敌发起攻击，激战至18时，全歼残敌。
至此，锦州之战胜利结束，此役俘虏东北“剿总”副总司令兼锦州指挥所主任范汉杰及第6兵团司令卢浚泉、副司令官杨宏光、第93军军长盛家兴等以下约10万人。在攻取锦州作战中，敌共出动飞机1069架次，担负空运和空中支援任务。野战军高射炮部队共击毁敌机15架。
锦州一战，奠定了东北野战军夺取辽沈战役全胜的坚实基础。中共中央于15日、17日两次致电祝贺“解放锦州的伟大胜利”。中央军委19日给林、罗、刘电报中指出：锦州之战“部队精神好，战术好，你们指挥得当，极为欣慰，望传令嘉奖”。