就在长春即将和平解放的时刻，早在1947年7月8日就垂头丧气离开沈阳的杜聿明又回到了沈阳。
杜聿明当时离开东北战场，有连遭败绩、心情难受的原因，也有忧患成疾、需要治疗的因素。经过在上海近一年的医治和疗养，身体基本康复，蒋介石在1948年6月又让他走上战场，担任了徐州“剿总”副总司令兼第二兵团司令官，驻徐州。他上任不久，济南被围，蒋介石要他解救济南之围，他连忙调集二兵团、十六兵团、十三兵团增援济南。援兵还未全部开进，济南就已落入我华东野战军之手。他正在指挥援济兵团调头转向徐州、商丘等地时，10月15日，蒋介石突然给他来电话，要他停止对部队的指挥，在徐州机场等候，一道乘飞机去沈阳。一会儿又说不一道，另有专机来接他去沈阳。他不明究竟，但还是得去。当天下午，他到了沈阳。几乎是与他到沈阳的同时，锦州被我东北野战军完全攻克。
就在杜聿明到沈阳之前，蒋介石也到了沈阳，蒋介石是在东北战局十分危急时到东北去做最后部署的。蒋介石这时能做的部署就是在沈阳写了两封亲笔信，派飞机分别投给困守长春和锦州的东北“剿总”两位副司令郑洞国和范汉杰，因为这两处都到了最危急的关头。蒋介石给郑洞国的命令是赶快突围，给范汉杰的命令是能守则守，不能守则突围。
当杜聿明到了沈阳之后，蒋介石并没有给他说为什么要他来沈阳，也未说要他来干什么，甚至连职务都没有任命。但跟随蒋介石多年的杜聿明心里明白，肯定是老蒋对东北的战局太不满意，对东北的军事长官卫立煌太不满意，是要他杜聿明在这谁也无力回天的败局中再次前来主持东北军事，收拾残局。所以当蒋介石对他说了刚才用飞机送出的两封信的内容，并征求他的意见时，他未作任何表态，只是说：“目前敌我情况不明，很难提出意见。”其实他心中是清楚的：长春不存在突围的可能，而不突出来又会很快被消灭，锦州则是守弃两难。更重要的是长春和锦州的守与弃都关涉东北战事的大局，蒋介石竟然连向卫立煌征求意见的过场也不走一下就直接下令，越级指挥，东北的仗今后将更加难打。不过，有一点他是明白的，蒋介石弃卫用他，已成定局。今后东北战场的这个烂摊子，就只有由他和廖耀湘两人来勉强支撑。所以，他不愿同蒋介石多谈什么，只想找廖耀湘谈谈再说，因为廖耀湘毕竟是他的老同事、老部下。
有两件大事是杜聿明当时不可能想到的：（一）就在蒋介石与他在沈阳谈话的时候，锦州已经完全被我东北野战军所攻克；（二）也是在他与蒋介石谈话的时候，长春的六十军正在与东北野战军的围城部队谈判起义的具体事宜。
这时的廖耀湘并不在沈阳，而在他刚刚攻占的新立屯。
几个月来，蒋介石和卫立煌之间，在是否要让沈阳地区的大兵团西援锦州这一问题上一直存在着明显的分歧。蒋介石认为锦州重要，只要守住了锦州，就保证了华北和东北的联系，又保住了葫芦岛的海上通道，今后无论是从陆地还是海上，都还可以进军东北，只要沈阳和长春能够守住，东北就还有希望。所以，蒋介石要卫立煌将沈阳的军队组成强大的西进兵团，西援锦州。卫立煌则认为，锦州固然重要，应当主要由华北方面进行支援，因为华北到锦州的通道一直还在国民党手中。如果要从沈阳西援锦州，要涉过几条大河，这些地区又都已被中共军队所占领，进展不可能顺利，而且很可能被包围、被吃掉。长春的守卫已经非常困难，沈阳的守军如果一撤走，也很难守住，如果长春和沈阳失守，那还有什么东北可守，不如干脆全部放弃，现在就让大家回关内算了。如果在把主力抽走的情况下要他这个东北“剿总”的总司令来主持东北军事，来守住东北，无异于给他难堪，让他来负丢失长春和沈阳的责任，来帮蒋介石背守不住东北的大罪名。在这种分歧长期不能解决的情况下，蒋介石一意孤行，坚决要按自己的方案办，就不顾卫立煌的存在，在10月3日直接下令成立西进兵团，命令九兵团司令廖耀湘担任司令官，率领沈阳的新一军、新三军、新六军、四十九军、七十一军，以及骑兵旅和炮兵、装甲车等部队共11万多人，于10月8日在巨流河、新民地区集中，12日向西进攻。就这样，蒋介石把东北战场最重要也是最后的一副重担压在了廖耀湘的身上。
由于铁路早已为我军所切断，沈阳与锦州之间的广大地区已经完全为我军所控制，所以廖耀湘的大部队进展并不顺利。但由于这时我军主力都放在了锦州战役之中，所以廖耀湘兵团还是在13日攻占了彰武。就在杜聿明到达沈阳这天，10月15日，廖耀湘攻下了彰武附近的又一个重要据点新立屯。而就在这一天，锦州已经被攻克，所谓援锦，已经失去实际意义。
10月16日上午，杜聿明和蒋介石派到东北来了解情况的国防部政工局局长邓文仪、国防部第二厅厅长侯腾一道，到了新立屯，和廖耀湘以及几位军长见面。由于这时与锦州的一切联系已经中断，在场的人都估计锦州已经失守。下一步怎么办？有的主张撤回沈阳，有的主张向营口前进。如果能攻占营口，就能从海路将军队撤回内地，廖耀湘是持这种主张的。按杜聿明原来的考虑，只要锦州能再守一段时间，从沈阳和葫芦岛两方面夹击锦州，还可能解锦州之围，仗就还可以打。如今锦州已失，就只有从营口退出这一条路可走，因为这样还可以保存一些实力，如果这时还要退回沈阳的话，实际上仍然是慢性自杀。但是，从营口退出这一方案就等于是要放弃整个东北，蒋介石目前是不会同意的。
10月18日，蒋介石来到沈阳，再次研究东北战局。蒋介石仍然坚持西进锦州，卫立煌的参谋长赵家骧在会上力陈目前不宜再攻锦州的意见，认为在保沈阳和保锦州这二者之间，不可兼得，只能采取既保实力又保沈阳的方案。杜聿明未明确表态，但在发言中倾向于赵家骧的意见。蒋介石无奈，只好说“你们研究研究”就离开了沈阳飞往北平。廖耀湘得不到是进还是退的命令，只好把11万大军摆在新立屯一带待命。
10月19日，蒋介石在北平再次召开军事会议，研究东北战局。除了从沈阳赶去的卫立煌和杜聿明之外，华北“剿总”总司令傅作义也参加。会议开了四五个小时，蒋介石和卫立煌的意见仍然无法统一，杜聿明仍倾向于卫立煌，傅作义不发表意见。在这种情况下，杜聿明提出了一个折中方案，即廖耀湘兵团仍向前进攻，能攻下锦州就攻下锦州，攻不下就转向营口，为此，得派五十二军先把营口攻下来，以便掩护廖耀湘兵团可能向营口的撤退。这个方案得到蒋介石的勉强同意。蒋介石要正式任命杜聿明的职务，让他立即去东北。杜聿明用各种借口推辞了大半天，但在蒋介石的坚持下，还是在20日午后接受了蒋介石宣布的由他担任东北“剿总”副总司令兼冀热辽边区司令官的任命。蒋介石还决定，杜的司令部设于葫芦岛，其任务就是指挥廖耀湘兵团西进锦州和在葫芦岛的部队北上锦州，南北夹击，收复锦州。如果锦州实在攻不下来，再考虑从营口撤出。
就这样，杜聿明又回到了东北战场。蒋介石是相信杜聿明的，认为杜聿明是能够执行他的命令的。但是，杜聿明却在这几天的反复争论中明白了一些道理。他认为，蒋介石所以要收复锦州，并不是从敌情、地形、敌我兵力对比及士气等有形无形作战要素来确定他的战略战术，恰恰相反，首先是从他的主观唯心判断出发。杜聿明所明白的问题有四个：一是蒋在1946年就定下过锦州第一、锦州必守的方针，他永不改变；二是蒋已向美国保证确保锦州，并以此来求得美国进一步的援助；三是蒋太相信他的几个“王牌军”的战斗力而轻视了东北野战军的迅速增长；四是蒋以经验主义出发认为毛泽东作战是不在于一城一地的得失，对守城从来就不感兴趣，只要发起猛攻，锦州的东北野战军就会撤退。杜聿明的上述认识是在后来的回忆录中说的，当时可能不一定就如此明确，但是他从东北的具体战况中和卫立煌所介绍的情况中已经看到了蒋介石固执己见的明显不妥。不过，他是蒋介石的得意门生、亲信大将（在整个解放战争中，像杜聿明这样在徐州“剿总”副总司令还未宣布解职的情况下就到东北去参与战事，直接被任命为东北“剿总”副总司令的人事安排，仅此一例），他不能不接受蒋介石给他的任命，执行蒋介石给他的任务。杜聿明在回忆录中说：“反正江山是他的，部队是他的，他要丢就丢，要送就送。万一我坚持我的意见，从营口撤退也不成的话，我就有杀头之罪。我做他的部下，只好接受他的任命。”
1948年10月20日下午，杜聿明到沈阳，第二次指挥军队与我东北野战军作战。
杜聿明当时未能想到，蒋介石当时更未能想到，廖耀湘当时也未能重视（他当时想到了，但不很重视，可是当他大败之后，对这一点的认识极深），就是从廖耀湘在10月15日攻占新立屯之后就停止行动，等候蒋介石和卫立煌的争论结果，等候杜聿明重新上任，一直等到10月20日才得到新的命令，白白浪费了整整五天最宝贵的时间。蒋卫争执而让廖耀湘停止军事行动的这五天，是蒋介石送给我东北野战军最为难能可贵的礼物，让东北野战军得以做好了歼灭廖耀湘的准备。如果不是这极可贵的五天，早已做好了从营口撤退打算的廖耀湘兵团是有可能从营口溜掉的。作为统兵多年的蒋介石是不是对这一问题一点未想到呢？不是，蒋介石还不是如此蹩脚的军事家，蒋介石这时是犯了一个经验主义的大错，他认为东北野战军在锦州地区的部队才打完了一个大仗，伤亡不小，必须要有一个休整和补充的时间才能有下一步大的行动，再加之他认为毛泽东不会固守锦州。所以，他认为让廖耀湘西取锦州是有可能的。他没有想到，就在这几天之中，我东北野战军已经布置好了围歼廖耀湘兵团的大口袋。
多年之后，廖耀湘在回忆录中写道：
在争吵五天之后，蒋介石才被迫放弃自己的方案，因为负责东北军队直接指挥的三个人（卫、杜、廖）没有一个人同意他的方案，最后才采取上述直退营口的决策。历史证明：时间太迟了。