济南被攻克之后，吓坏了被围困于孤城太原的阎锡山，为了得到粮草和补充兵员，他下令太原守军抢粮抓丁。10月2日以7个师的兵力沿汾河以东、同蒲铁路(大同-风陵渡)以西向南出击。
10月3日，暂编第44、第45师和第72师一部进至小店镇、西南畔村等地;暂编第40、第49、第73师等部进至秋村、西温庄等地;第66、第69师集结红寺地区。徐向前决心抓住守军脱离防御阵地的有利战机，先在野战中歼其有生力量。
10月5日拂晓，第7纵队主力由清原东渡汾河，直插小店镇以北;第15纵队由太谷、榆次向西出击，直插武宿机场以北，与第7纵队成东西夹击之势，切断已进至小店镇和武宿机场国民党军通向太原的退路，并准备阻击太原守军南援;第8纵队、第13纵队迅速包围已进占小店镇、南黑窑等地的国民党军。
10月6日凌晨，歼灭暂编第44、第45师全部和第72师、暂编第49师各一部。随后各纵队继续扩张战果，攻占武宿机场及多处据点，并抵近东山堡垒地域南侧。
第7纵队一部为策应小店地区作战，在城北凤阁梁一带歼第68师1个多团和暂编第39师1个营，并用炮火控制城北新城机场。
各部队经11天激战，歼国民党军2个师、3个团又7个营，共毙伤俘1.2万余人，迫近并部分突破太原南北守军第一道防线。
10月16日，第7、第13、第15纵队和第8纵队一部在晋中军区部队配合下，分由南北两面迅猛地向东山要塞守军发起攻击。
10月19日，相继攻占黑驼、石人梁、大窑头、大小北尖、榆林坪、孟家井和牛驼寨等筑垒阵地，歼守军一部，迫使罕山守军1个团投降，占领东山主峰罕山及大部阵地。阎锡山集中第30军和留用的日本军人为骨干组成的暂编第10总队，在炮火支援下向牛驼寨实施多次猛烈反扑，第7纵队等部顽强抗击，激战3日，予敌以重大杀伤后撤出牛驼寨。
10月26日，第1兵团司令部为摧毁守军东山防御阵地，夺取攻城依托，再次调整部署，分别以第7、第8、第15、第13纵队夺取牛驼寨、小窑头、淖马、山头等东山四大要点。
守军在空军配合下，凭借险要地势固守顽抗，并施放毒气弹、***。第1兵团等部勇猛突击，多次打退守军反扑，经19昼夜反复激烈争夺。11月13日，攻占东山四大要点，歼灭守军2.2万余人，并争取了守军第8总队起义。
与此同时，晋中军区部队攻占城北青龙镇、城南许坛以及汾河西岸的南北堰等据点，紧缩了对太原城的包围。
在此期间，守军第30军军长黄樵松派代表与人民解放军攻城部队接洽起义事宜。第1兵团随即派员入城协助组织起义。但因被出卖，黄樵松等遭逮捕和杀害，起义未能实现。
11月上旬辽沈战役结束后，国民党军华北“剿匪”总司令傅作义集团已成惊弓之鸟。中共中央军委考虑到太原攻克过早，有可能使傅作义集团感到孤立而由平津地区南逃或西撤。
为稳住傅作义集团，于1948年11月16日发出缓攻太原的电令。华北军区第1兵团遵照中共中央军委有关战略决战的统一部署，从12月1日开始，以一部兵力攻占太原城东松树坡，城北苏村、阳曲、兰村，城南化七头、赵家山、邱沟等据点，以火力封锁了城西、城北的飞机场，将守军进一步压缩在纵横各不过15公里的狭小区域内。
之后，以部分兵力坚守前沿阵地，监视守军，主力转入休整。同时，围城各部队通过战场喊话、散发传单、动员守军官兵亲属规劝等方式，广泛开展政治攻势，促使大批守军起义投诚，至1949年3月共瓦解守军1.2万余人。
通过阵前练兵，进一步提高了部队的攻坚能力。此时，东北战场上，东北野战军已开展辽沈决战，并于9月中旬切断榆锦路，关闭了蒋军的退路，造成了“关门打狗”之势。
为解救被围困的国民党军队，国民党决定放弃烟台，调出守烟之国民党军第三十九(军长王伯勋)由海上运向锦州葫芦岛集中。
赵继统立刻电告中央，请设法阻拦该部以减轻东北战场的压力。中共中央华东局就烟台问题指示胶东区党委，指出：“烟台敌人有可能撤走，要做好准备接受烟台的工作，但亦应预防其有配合青岛之敌对我进行袭击的可能。”
根据华东局的指示，胶东区党委决定恢复烟台市委和烟台市**，并派赖可可来烟指导工作。同月初，驻守福山等烟台远郊的国民党军纷纷放弃据守地域，撤至烟台市区，我军随机开进福山城，从东、西、南三面形成对烟台市区的包围。
烟台市区一片混乱，大批不明真相的群众与学生被国民党诱骗而随之离烟。顶替丁勃庭市长职务的彦珍卿，带其部下自海上逃亡青岛。10月15日上午9时，我北海军分区所属部队以及东海三团和烟**立团分别从东、南、西三面分数路进入市区，烟台宣布解放。
可惜晚了一步，10月12日驻守烟台国民党军三十九军开始撤离烟台，14日放弃市郊凤凰山、马山、峰山等据点，当晚乘船前往锦州葫芦岛。
10月15日东北野战军攻克锦州的消息，成为吉林省主席兼任第1兵团司令官郑洞国将军身上压倒骆驼的最后一根稻草。半生戎马的他似乎已经听见属于自己得悲音已经被奏响···