围在大虎山以东地区的廖耀湘兵团实施分割围歼，至28日全歼十万余人，生俘兵团司令廖耀湘等高级将领。
第三阶段攻占沈阳，解放全东北。在围歼廖兵团的同时，为防止沈阳守军从海上撤走，解放军以三个纵队与五个独立师构成对沈阳的四面包围，又以三个纵队直插营口，断其海上退路。11月1日，解放军向沈阳市区发起总攻，次日攻克，歼十三万余人。2日解放营口，歼一万四千人。敌第五十二军一部从海上撤往葫芦岛。辽沈战役至此结束。锦西、葫芦岛地区国民党十二个师于9日经海上撤向关内。
辽沈战役历时五十二天，共歼灭国民党军四十七万余人，东北全境获得解放。这一胜利使人民解放军获得巩固的战略后方和强大的战略预备队，从根本上改变了国共双方总兵力的对比，对加速解放战争的进程具有重大意义 。