杜聿明在调兵，准备在山海关打响第一仗。我军也在调兵，也准备在山海关迎接第一仗。
还在林彪到东北以前，以彭真为首的东北局一到沈阳，就在一片忙碌中做了即将开战的准备，中央军委也在密切注视着局势的变化。早在10月4日，毛泽东就电告罗荣桓等：“战争中心将转入东北，必有一场恶战。”10月16日，毛泽东又在给彭真的电报中指出：
蒋军队从秦皇岛登陆，向山海关、锦州攻击前进是必然的。除令在途各部兼程急进，胶东方面星夜海运，并令林彪急至沈阳助你指挥作战外，望你就现有力量加强训练，并动员民众坚决阻止登陆，争取时间。
与此同时，中共中央致电斯大林，要求苏军推迟撤退，并拒绝国民党军队进入东北。苏联方面同意给予支持（这也就是杜聿明与马林诺夫斯基谈不成的原因）。中央还有一个措施，就是催促林彪尽快到东北主持军事，指挥部队和敌人作战。
林彪是10月29日到达沈阳的。他不可能有任何休息，必须立即赶赴锦州。因为，山海关马上就要打仗了。
10月30日，国民党军的十三军在美军配合下开始向我守军进犯。11月4日，派人向我守军发出最后通牒，要我军退出山海关，被我军严词拒绝。第二天，十三军在军长石觉的指挥下，向我发起了全线进攻。
这时，我军守卫山海关一线的，是由冀热辽最早入关的李运昌部。
战斗打响后，杨国夫率他的第七师赶来增援。
我军在山海关和国民党军初次交手后，国民党军退回了秦皇岛。11月15日，杜聿明亲自上阵督战，用十三军的三个师担任主攻，五十二军的二十五师作迂回，一下子压上来四个师。由于李运昌部是在进入东北之后才扩军组成的（从入关时的一万人在两个月中发展到十几万人），战斗力不强，在敌人火力下一冲就散，担子主要落在刚从山东过来，还未得到任何休整和补给的第七师7000人马身上。在敌人两个军的压力下，在敌众我寡的情况下，为了不被敌人包围，杨国夫于16日主动撤离了山海关。敌军的十三军和五十二军全部进入了山海关。紧接着，又向前占据了绥中。再向前，就是兴城了。
林彪是在兴城见到杨国夫撤下来的部队的。他见该部极为疲惫，给养太差，很多战士连鞋子烂了都没有换的，是赤着脚在打仗行军（这种情况在当时到东北的部队中相当普遍。因为在出发前，很多部队都听到一种情况介绍，说东北到处都可以接收到日本人的各种物资，日本人的仓库可以由中国军队打开自取。为了进军的速度，各部队大多是轻装，未带补给品，有的部队甚至把枪都留了下来，徒手赶往东北。到了东北之后才知道，东北并不是处处都可以得到补给的）。林彪立即命令杨国夫部撤到后方休整。
在仔细了解了部队情况和敌方情况之后，林彪认为目前我军尚不宜与敌人正面作战。原因很简单，各部队都是急速赶到东北，不仅人马困乏，水土不服（特别是南方人吃不惯东北的高粱米），而且是人生地不熟，很难从地方得到给养，各部之间的通信联络还无法进行（当时连林彪的电台都无法与各部联络，只得请军委从中转达）。为了不被敌人各个击破，林彪向军委上报了他的意见，暂停军委原来打算在锦州一带向入侵之敌进行反攻的部署。虽然这时黄克诚已率原新四军第三师星夜赶来，但由于无法与林彪联络，二人相距只有10公里却不知道。第三师是从河北玉田出发步行前来的，连日秋雨，部队疲劳已极，又无法得到给养，单是因病减员就有4000多人。所以黄克诚也给中央发报，报告了所遇到的困难，建议我军暂不参加主力作战，先行短期休整。
中央根据东北的具体情况，同意了林彪和黄克诚的意见。解放军决定放弃锦州以及以北两三百里的一片地区。
在我军停止阻击的情况下，杜聿明连续占领了兴城、锦西、葫芦岛、锦州。但由于我军是主动撤退，故而部队未受什么损失。