戰(zhàn)役部署為：由鄭維山、胡耀邦指揮的3縱從市西南方向擔(dān)任主攻；由曾思玉、王昭指揮的4縱從市東北方向擔(dān)任主攻；由唐延杰、王平指揮的冀晉軍區(qū)部隊從市西北方向助攻；由周彪、李天煥指揮的冀中軍區(qū)部隊從東南方向助攻；由高存信、李呈瑞指揮的炮兵旅配合3、4縱進攻；由陳正湘、李志民指揮的2縱和其他部隊在外圍阻擊敵人的增援。
11月1日以野戰(zhàn)軍司令員楊得志的名義，向各部隊下達(dá)了戰(zhàn)斗任務(wù)。同時，晉察冀邊區(qū)黨政軍民積極投入支援解放石家莊作戰(zhàn)的各項準(zhǔn)備工作。
11月5日夜，攻城部隊南渡滹沱河向石家莊開進，以隱蔽和突然動作，包圍了石家莊和外圍各據(jù)點。
6日拂曉，全線發(fā)起攻擊，3縱占領(lǐng)了留營、大小談村、西三教等村；4縱占領(lǐng)了柳林鋪、柳辛莊、談固、北宋、方北等村；冀中部隊占領(lǐng)了尖嶺、東崗頭，冀晉軍區(qū)部隊占領(lǐng)了大小安舍和大郭村、大馬村、西三莊各點，并包圍了飛機場。
7日晨，冀晉軍區(qū)獨立第1、第2旅一舉攻克大郭村飛機場，殲滅國民黨保安9團1營。
8日晨，4縱連續(xù)突擊，攻克了國民黨軍自吹的“鐵打的云盤山”。至此，石家莊外圍的國民黨軍被全部肅清。
同時，野戰(zhàn)軍炮兵擊中發(fā)電廠，斷絕了市區(qū)及內(nèi)、外市溝電網(wǎng)的電源。國民黨軍修筑的30公里的外市溝、15公里的內(nèi)市溝和25公里的環(huán)市鐵路，蜿蜒盤繞石家莊。溝外地勢平坦，無一掩體，接近國民黨軍十分困難。
在廣大民兵、民工的協(xié)助下，攻城部隊于11月6日晚開始進行土工作業(yè)，改造地形。至8日晨，交通壕已延伸到距外市溝不足百米處，隱蔽坑道已接近外市溝前沿。
8日16時30分，對外市溝發(fā)起全線總攻，各部隊在強大炮火掩護下，用坑道爆破和強行突破的辦法，從四面突破外市溝。3縱7旅首先從西兵營突破，攻克西焦、城角村和農(nóng)業(yè)試驗所，殲滅國民黨守軍一部，擊毀鐵甲車1列；3縱8旅突破外市溝陣地后，攻占振頭鎮(zhèn)、西里村；4縱10旅由云盤山以西突破，攻占義堂村、花園村及八里莊，殲保定“綏靖”公署獨立團主力；4縱12旅在北宋附近突破，攻占范談村；冀中軍區(qū)獨立第7、第8旅攻占東三教、槐底村；冀中軍區(qū)獨立第1、第2旅包圍北焦等據(jù)點。
戰(zhàn)至9日晨，內(nèi)外市溝之間除北焦、元村、彭村等據(jù)點外，全部被攻克。10日16時，攻城部隊強大炮火向內(nèi)市溝防線猛烈轟擊。18時各部隊先后突破內(nèi)市溝。
3縱8旅率先爆破成功，從西面突破，經(jīng)反復(fù)爭奪，攻占西南兵營、東里村，殲國民黨守軍96團主力。4縱10旅29團1連、6連從東面突破后，連續(xù)打退國民黨守軍94團在坦克掩護下的7次反撲，鞏固了突破口，并迅速向鐵路以東市區(qū)發(fā)展，掩護主力部隊順利推進到中正路（今中山東路）。
晉察冀野戰(zhàn)軍3縱、4縱和其他部隊也相繼突破國民黨軍陣地，占領(lǐng)了復(fù)興路（今新華路）、大興紗廠等地。冀中、冀晉軍區(qū)部隊殲元村、彭村、北焦國民黨守軍。
10日、11日，擔(dān)任第二梯隊的4縱11旅、3縱9旅相繼加入戰(zhàn)斗。石家莊市的主要街道及市中心鐵路兩側(cè)的建筑物上，均有國民黨守軍工事，其中以火車站、大石橋、正太飯店為最堅固，稱為核心工事，國民黨軍指揮部就設(shè)在這里。
從10日23時起，攻城部隊與國民黨軍展開了激烈巷戰(zhàn)。各部隊勇猛穿插，分割圍殲，殲滅國民黨守軍大部，并將國民黨守軍殘部壓縮于火車站、大石橋和正太飯店一帶核心陣地內(nèi)。后利用破墻連院、穿插分割、側(cè)后爆破等方法，打得敵人棄陣而逃。
到11日夜，經(jīng)過20多小時的激戰(zhàn)，市區(qū)大部被攻城部隊占領(lǐng)。11月11日夜，街巷戰(zhàn)斗結(jié)束。在國民黨軍核心工事頑抗的只有32師師部和95團殘部。
12日晨，晉察冀野戰(zhàn)軍調(diào)整部署。11旅炸毀鐵甲車后，利用繳獲的坦克向國民黨守軍核心陣地發(fā)起沖擊，攻占火車站和正太飯店。
接著，3縱主力從西面和南面，4縱從東面和北面，冀晉軍區(qū)部隊從西北面，向國民黨守軍指揮中心大石橋發(fā)起攻擊，激戰(zhàn)至中午12時，國民黨軍停止反抗，全部向攻城部隊繳械投降。
經(jīng)過晉察冀軍區(qū)部隊6晝夜的浴血奮戰(zhàn)，石家莊宣告解放。此役活捉國民黨第3軍32師師長、石家莊警備司令劉英，全殲國民黨守軍2.4萬余人，繳獲大批彈藥、物資。石家莊解放后，冀中軍區(qū)部隊乘勝攻擊石家莊外圍孤立據(jù)點元氏縣城。
12月3日晨，攻城部隊占領(lǐng)元氏城，國民黨第5保安團團長魏永和及部下1553人被擊斃，3400余人被俘虜。至此，石家莊全境解放。
華北重鎮(zhèn)石家莊的解放,不僅開創(chuàng)了“奪取大城市的范例”,為以后城市接管提供了樣本,而且為中共中央移駐西柏坡創(chuàng)造了重要的安全保障;極大地鼓舞了我軍在各個戰(zhàn)場的戰(zhàn)斗士氣，華北之?dāng)潮黄三斂s在了平津保三角地帶，使我晉察冀和晉冀魯豫兩大解放區(qū)連接在了一起。
同時,解放后的石家莊,經(jīng)濟生產(chǎn)得到迅速的恢復(fù)和發(fā)展,成為支援全國解放戰(zhàn)爭的大后方,為解放戰(zhàn)爭的最終勝利作出了重要貢獻(xiàn)。石家莊成為了中國人民解放軍攻克的第一座大城市。也意味著,20多年來,一直堅守在農(nóng)村鬧革命的中國共產(chǎn)黨,開始接管城市。
石家莊由此成為中國共產(chǎn)黨管理城市的試驗田,為黨的工作重心從農(nóng)村向城市轉(zhuǎn)移,提供了十分有價值的經(jīng)驗和模本。石家莊解放后，蔣介石一天不吃不喝，蔣經(jīng)國無奈來找趙繼統(tǒng)幫忙勸慰。
趙繼統(tǒng)拿出了47年6月毛**說的一段講話“蔣介石兩個拳頭（指陜北和山東）這么一伸，他的胸膛就露出來了。所以。我們的戰(zhàn)略就是要把這兩個拳頭緊緊拖住，對準(zhǔn)他的胸膛插上一刀。”
蔣介石不知何意···