打开地图一看就可知道，在东北平原上，沈阳、长春、哈尔滨这三大城市是摆在从西南到东北的一根几乎笔直的斜线上，四平正好处在沈阳和长春之间，又在南北与东西的铁路交会点上，其战略位置的重要一目了然。
在几度延期之后，苏军在1946年三四月份真正要撤离东北了，正式宣布将在4月6日至29日撤离完成。蒋介石要他的军队利用这一机会尽快占领东北。在苏军的协助下，国民党政府虽然派行政机关接收了各大城市，但是除了沈阳是在他们的控制之下（苏军在3月13日撤出沈阳，当天国民党部队开进沈阳；4月5日，国民党的东北行营和东北保安司令部机关移驻沈阳），长春、哈尔滨、齐齐哈尔等北部城市都只是行政上的接收，因为国民党在这些地方基本上没有军队，临时收编的一点部队连维持治安都不够，全靠苏军在支持。如果苏军一撤，这些城市必然会落入在附近的我东北民主联军手中，蒋介石还得一个一个城市来攻占。所以蒋介石打算尽可能在苏军全部撤离之前，用军队真正占领这些城市和广大农村地区。他的方案是：分兵南北两路向我发起进攻，以新一军、七十一军向沈阳以北进攻，预期4月2日攻占四平，再向北发展；以新六军、五十二军向沈阳以南地区进攻，扫平辽南，然后再集中兵力向北。
这时，蒋介石已经通过空运和海运向东北运来了7个军，只可惜这些军队大多数都在南满，要等火车，等汽车。而我军早已在各地都有分布，行动起来轻捷快速，在抢时间占领城市方面比国民党军队占有明显的优势。
3月13日，苏军撤离四平。3月17日，黄克诚的第三师第十旅在七纵的配合下攻占四平，缴了国民党辽北省主席刘瀚东4000多名保安队员的械。战后，根据东北民主联军总部的决定，由保安第一旅机关组成四平卫戍司令部，辖该师第一团和七纵第五十六团共6000余人防守四平，同时调集联军主力于四平外围进行运动防御，寻机歼敌。
稍后，随着苏军的撤退，在本溪、四平方面进行激战的同时，我北满部队从4月15日到28日陆续从国民党委派的行政官员手中解放了长春、哈尔滨和齐齐哈尔三座大城市。解放长春由七师担任主攻，共投入了2万兵力，歼敌1.8万人；解放哈尔滨由三五九旅担任主攻，歼敌5000余人（哈尔滨城内原来没有国民党的军队，但当苏军撤出时，窜入了大批土匪武装）；解放齐齐哈尔也是以七师为主力，歼敌3000余人。
情况十分明显，四平以北的地区大部都已被我占领，国民党军队要想由南向北发展，不通过四平是绝对不可能的。这样，我军刚占领的战略要地不可能拱手送出，国民党方面要向北发展又非攻占四平不可。
四平之战，就这样明明白白地摆在了双方指挥员的沙盘上。
林彪亲自去了四平。杜聿明呢？他不在东北，他在秀水河子战斗之后就去北平治病。他患的是肾结石，就在黄克诚攻占四平的前一天，才在北平中和医院中开刀割去了一个左肾，这时还躺在病房里。当在向蒋介石请病假之时，他就做好了找一个可靠的助手来代行指挥的准备。他向蒋介石保荐了郑洞国。
由于杜聿明的关系，郑洞国于1946年3月初到达锦州，担任了东北保安司令部副司令长官，代行长官职权。由于他刚到东北，而熊式辉无论是从官阶还是从资历，都比他要高，所以郑洞国未马上接手军事指挥，还是让这时也在锦州的熊式辉在负责。
国民党军队要向北进攻，首先得解决沈阳地区的后顾之忧，因为我军在这个地区还有不少兵力。而我军则有意要将沈阳地区的敌军拖住，不让其北上四平，以便配合四平的战事。这样，南路的战事就先打起来。熊式辉和郑洞国利用在兵力上的强大优势，从3月18日开始，短期之内，新六军陆续侵占了辽阳、鞍山，五十二军侵占了抚顺，七十一军和九十四军侵占了海城、营口。我军以不争一城一地得失的原则出发，这些城市都是主动撤离的，有生力量并未受到什么损失。4月1日开始，新六军的十四师和五十二军的二十五师两次进攻本溪均被我击退，敌五十二军副军长郑明新和敌二十五师师长刘世懋被我击毙。两次本溪保卫战，我军歼敌5800余人。
4月18日，杜聿明出院回到沈阳，决定在本溪与我军做一番较量。
因为他了解到，我军当时在本溪地区有10个旅，加上地方部队共有10万多人。在他回沈阳之前，国民党军二十五师和十四师向本溪进攻两次的失败，说明了本溪守军的力量之强大。如果不解决这一支强大的力量，沈阳地区就不可能控制在他们的手中。所以，杜聿明调动了七十一军和新六军，加上原来的五十二军，共5个师8万多人，于4月28日分三路向我发起进攻。我辽东军区的三纵、四纵和保安三旅在萧华的指挥下对敌军进行了顽强抵抗之后，5月3日撤出本溪。本溪保卫战虽然未能保住本溪，但达到了一个主要目的，就是把将近两个军的敌军拖在了沈阳地区，消灭了敌军1.1万人，这对于北边的四平战役是一个很大的支持。
熊式辉对四平的进攻是从4月上旬开始的，所投入的主力是新一军1和七十一军。本来，蒋介石要求他必须在4月2日以前占领四平。由于我军在本溪等地拖住了敌人，所以四平的战事是在本溪战事结束之后才开始，这段时间，使得在四平的原山东一师、二师、七师，原华中三师，万毅的七纵和原三五九旅等部队得以修筑了不少工事。
从4月8日开始，我军先在四平以南、昌图以北地区对来犯之敌实施运动防御，节节抵抗，已经歼敌5000余人，敌八十七师基本上被我全歼，直到4月17日，新一军才进到四平近郊。4月18日，敌新一军由郑洞国指挥（新一军军长孙立人当时在英国接受授勋，不在部队），在飞机、坦克的配合下分三路向四平外围阵地发起正面进攻，敌七十一军则企图从西边迂回至四平与长春之间形成南北夹击之势。我七纵、三师、七师、保安一旅等部在百里防线上和敌人展开了激烈争夺战，一直打到26日，战况呈对峙状态。郑洞国下令暂行停止进攻，向杜聿明要求增加兵力。
对于我东北部队来说，能够在阵地战中击退全部美式装备的国民党王牌军新一军在飞机坦克配合下的进攻，这还是第一次。当捷报上报中央之后，毛泽东十分高兴，他在27日的回电中说：
（一）四平守军甚为英勇，望传令嘉奖。（二）请考虑增加一部分守军，化四平街为马德里（按：四平又称为四平街。马德里为西班牙首都，1936—1939年西班牙内战时，西班牙人民阵线曾在此进行著名的马德里保卫战，得到国际社会主义力量的声援和支持）。
这不是一般的鼓舞士气，还有一个全国性的大局考虑在内。这时正是国共两党在美国特使马歇尔的调停下进行和平谈判的重要时期，而东北正是谈判的重点地区。3月27日，军事调停处执行部的三人小组正式签订了一个《调处东北停战协议》，能否执行，尚不确定。如果我们能守住四平，也就守住了长春，就有了和蒋介石进行谈判的实力。假若能够执行停战协议，东北就会成为我占领长春、哈尔滨，国民党政府占领沈阳的南北分治局面。而我军如果守不住四平，让对方直上北满，长春也就很难守住，这将置我方在谈判中于极为不利的境地，蒋介石就决不会与我方停战谈和，我们在东北就更加被动。正是出于这种大局上的考虑，毛泽东在给林彪的电报上不止一次用了“死守四平”这样的提法。
可是，林彪并不乐观。在第一线的他很清楚：前一段时间的战斗，暴露出了我军不适应这种阵地战的很多毛病，如火力的配备、对付火箭筒和坦克的办法、工事的修筑等，缺陷很多。还有一个致命问题是弹药的供应。长期的阵地战对弹药消耗很大，我们到东北后从日军仓库中取得的那点弹药快用光了，自己的兵工厂还未建起来，如果把新调过来的部队都拉上去，把弹药打光，以后怎么办？为了补充四平前线的弹药，罗荣桓出面请苏联方面帮忙，从海路经朝鲜调拨了八列火车的弹药和药品，谁知在梅河口火车站被国民党空军炸掉了。
南满的敌军在攻占本溪后，廖耀湘的新六军等部被杜聿明调到四平前线，新一军军长孙立人从国外回到了军中，加上陈明仁的七十一军，国民党军队的三支主力军一齐压向四平。
新一军和新六军同属于国民党军队中的五大主力之一，而且是一对孪生的难兄难弟。新一军1943年1月成立于抗日战争时期，第一任军长是郑洞国，下面两个师长是孙立人和廖耀湘。这是国民党军队中第一个全部美式装备的军。这支部队在印度兰姆伽成立后接受了严格的美式训练，又增加了大批青年学生。这两支部队遂成为东北地区国民党军队的支柱。这时，同时向四平展开了进攻。
由于敌军三个主力军一齐向我压了上来，而且其中有两个国民党军队的王牌军，战斗力很强，我军的防线不得不拉长，两翼长达100多公里，形势对我明显不利。林彪曾将守四平的各种困难如实向中央报告，黄克诚更是明确向中央建议放弃四平和长春，用以保存实力，以求再战。但中央从全局出发，仍要求林彪在四平死守，因为从全局来说，“四平街保卫战支持的时间愈长愈有利”。
当杜聿明把他在东北的主力基本上都集中到四平之后，从5月14日开始以10个师的兵力再度向我军发起了进攻。这时双方的对阵形势是：
黄克诚的三师和梁兴初的一师对付西边的敌七十一军，新从南满调来增援的程世才的三纵和三五九旅对付东边的新六军，杨国夫的七师和彭明治的七旅对付正面的新一军，万毅的一纵增援制高点塔子山。15日，三个方向同时进行激战。在三道林子北山阵地上，新一军在飞机、重炮的支持下向我军进攻，北山阵地高不过20米，宽不到100米，可是平均每分钟都要承受100多发重炮炮弹和几十枚重磅炸弹的狂轰滥炸，整个阵地完全成了一片火海和血山。新六军用部分兵力和我作战，同时用600辆大卡车运送部队绕路向前冲，再用飞机掩护，突破了我三纵的防线，然后会同新一军猛攻四平的制高点塔子山。我守塔子山的七纵和火速增援七纵的三师十旅的指战员打到18日，伤亡殆尽，塔子山终于失守。塔子山一失守，四平就完全暴露在敌人的炮火之下，更重要的是，我军有被敌人切断后路的危险。林彪在无法等待中央批准的情况下，下令全军撤出四平。19日，敌军进入四平。
四平之战，是我军进入东北后打的第一次大仗，我军共投入了8万人马，结果并未保住四平，虽然消灭了敌人1万多人，但是自己的主力部队伤亡达8000人以上，有的师、旅基本上失去了战斗力。这一仗，打击了敌人的嚣张气焰，阻滞了敌人的北进，在当时，对巩固北满根据地起了重要作用，所以，中共中央在给东北民主联军总部的电报中说：
“四平我军坚守1个月，抗击敌军10个师，表现了人民军队高度顽强英勇精神，这一斗争是有历史意义的。”
对于这个大仗在当时该不该打，如果要打又应当如何打，无论在当时还是在以后，我军的高级领导人都有着不同的意见。当时东北局的结论认为：“防御战不是消灭敌人的有效手段，在当时的情况下是不宜采取大规模的防御战。四平保卫战是由于对时局估计的错误而形成的，以为守住了四平就能获得和平。这种作战按当时一般条件是不甚适宜的。”几十年之后，亲身参加了这一战役的韩先楚上将在他的回忆录中是这样认为的：
四平保卫战，是在特定历史条件下形成了城市防御战，是我军进入东北后，领导层对和战问题看法不一、掌握不定的集中反映。在我军处于劣势情况下，过多地看重了一城一地的得失，与敌进行不利条件下的作战，在战略上是失策的。不过，经过四平保卫战和大撤退的反面教育，彻底消除了和平幻想，对东北全党全军在和战问题、根据地建设问题上统一思想，产生了积极影响。