东北民主联军秋季攻势的胜利发展，震惊了国民党军最高统帅部。蒋介石于10月4 日飞北平，次日召开了军事会议，研究部署增援东北问题。8 日，蒋介石飞到沈阳，与陈诚商定实行紧急措施。从华北地区急调第92军第ZI师、第94军第43师、暂编第3 军之暂编第10、11师及位于平承路的第13军第54师驰援东北。
根据国民党军调兵遣将，四平地区守备力量明显增强，吉林、长春地区的守备力量相当薄弱的新情况，林彪、罗荣桓准备调整部署，改变战法。10月12日10时，林彪就下步行动致电中共中央：“目前，在主力所在地区，敌完全采取守势，并以较多兵力防守。因此，我不易直接求得运动战。现我军进攻吉林，力求攻占之，并求得打增援。”对“有些分散的敌人，拟以次要力量歼灭之。”
13日；东总将作战重点由铁岭地区转到吉林、长春地区，采取“围城打援”战法集中6 个纵队奔袭长、吉外围各据点，围攻吉林，吸引新编第1 、第6 军出援而予以各个歼灭。
正当东总调整部署时，华北援军先头第13军第54师于10月9 日进到兴城，后续各师乘汽车向锦州急进。热前指程子华。黄克程率第八、第九纵队一部在锦州至山海关间破路牵制锦州守敌，主力集结北票、朝阳、义县地区待机；第七纵队出吉阜新、新立屯、黑山。
10月9 日，第七纵队从彰武西侧出发奔袭新立屯，次日上午发起攻击，仅1 个半小时，却全歼灭暂编第57师二个团（欠1 个营）及保安队一部。
与此同时，第八、第九纵队等共7 个师展开于锦州至兴城间长60公里地段上破路，至10月12日攻占了除锦西以外的全部据点，并一度袭人锦州机场，击毁飞机1 架，歼敌12to余人。
由新立屯西援的侯镜如部，于10月28日抵达义县。林彪于28日11时令程子华指挥八个师，引诱侯镜如部深人义县以西，予以歼灭，尔后转入新民至大虎山地段，牵制在铁岭的新编第六军使其不能北上增援，配合东北民主联军主力在北线作战。
10月29日，侯镜如部进到义县西北20公里处与第八纵队警戒部队接触，即退缩至代官堡、朝阳寺、九台关门、金凤山地区采取守势。程子华以第9 纵队从正面进攻金凤山、二道河子地区的第43师，第8 纵队主力和独立第1 师从西、北两面进攻九台关门的第ZI师。
11月1 日3 时，战斗开始。第8 、第9 纵队的指战员冒着国民党军飞机轰炸和炮火轰击，勇猛进攻，顽强搏击，战至翌日16时，歼灭第ZI师大部、第43师一部共6500余人。义县守敌保安第4 支队闻讯于11月2 日南逃，热河骑兵奉命追击，于4 日将其二个团全歼。接着，乘胜解放义县。
南线阻歼华北国民党援军作战胜利发展时，东北民主联军北线各纵队奔袭长春、吉林外围，围攻吉林的作战于10月16日开始。
从10月20日开始，第6 纵队配属第2 纵队第5 师、第10纵队第29师、独立第4 师及特种兵所属炮兵全部、战车一部，对吉林展开围攻。
吉林市在长春以东松花江（今第二松花江）畔，与长春有铁路公路相连，但在军事上难以有效支援。国民党史书记载：“第60军长守永吉（今吉林），除屏障长春，更须维护攸关民生经济之小丰满发电厂。在兵力配备上，以一部确保西北方铁路线上之哈达湾，与正西方唯一之制高点二道岭子，作外围之支撑，主力配置于市区，凭河川地障及工事家屋，构成坚固之防御阵地，以行持久。”吉林北面是桃园山、炮台山，通称北山。南面是龙潭山，由欢嘉岭、团山子、小白山拱卫。团山子高50米，是全城的制高点。
10月29日，第6 纵队司令员洪学智、政委赖传珠指挥所部第17师向团山子发起猛攻，歼国民党第182 师4 个加强连；第10纵第29师对下大屯至小丰满一线高地发起攻击，歼守军暂编第52师一部，迫使该师主力缩回吉林城内。
第60军军长曾泽生急忙调整部署，全部守城兵力增至2.3 万余人。同时，向陈诚发报，请求派兵增援。陈诚以新编第玉军由四平地区向长春疾进，增援吉林。11月1 日，该军先头已到郭家店，并于当夜开始以200 辆汽车往返运输部队北进，2 日进入长春。
因为吉林守敌凭借险要地形和坚固工事防御，且长春国民党军必将大举出援，加之严冬将至，部队需要休整和做防寒准备，林彪认为“硬攻无把握”，故决定于u 月5 日结束秋季攻势作战。
历时50天的秋季攻势，是东北民主联军由战略反攻转为战略进攻的第一个大战役，歼灭国民党正规军4.7 万余人，非正规军2.2 万余人，解放人口260 余万，收复和一度攻克城市15座，切断长春至四平铁路交通线，彻底粉碎了陈诚的机动防御计划，配合了关内各战场的作战。