轻敌导致的后果极其严重。
总攻时间确定为六月十四日二十时,作战预定三至五天之内拿下四平。六月十一日,先头部队占领了四平外围的几处重要据点之后,攻城部队在大雨中陆续近敌。十四日十六时,攻击部队进入了待命冲击位置。突然,二十架飞机飞临战场,低空盘旋之后,开始了密集的轰炸,轰炸重点是攻城部队的炮兵阵地和冲击前沿。这不是一个好征兆,如果不是攻击时间已被泄露的话,至少可以看出国民党军对四平战场的投入规模和作战决心。
攻击部队埋伏着,没有理会敌机的轰炸。
天色渐暗,二十时,攻击四平的战斗打响。
十五日、十六日两天,攻守双方在狭窄的口子上反复争夺,敌人的顽强出乎了共产党官兵的料想。白天作战,攻击部队暴露,头顶上的飞机不停地盘旋,哪怕发现一人一马也要俯冲轰炸,因此不敢发动进攻,甚至不敢在白天调动部队;而东北地区日长夜短,全天二十四小时中只有不到八个小时是黑夜。黄昏时开始调动部队组织攻击,没打多一会儿天就亮了。李天佑在指挥所里接到的报告称,即使白天不进攻,部队伤亡的人数比晚上攻击时伤亡的人数还要多。
十七日晚,受阻四天的四平城西北角终于被突破,因只有一个突破口而艰难平推的作战局面得到缓解。李天佑投入了预备队,国民党守军稍稍后撤,攻城部队开始向城内核心地带压缩。共产党官兵一座楼一座楼地进行艰苦的爆破,国民党守军一条街、一座楼、一间屋地进行顽强的阻击。在攻击交通宿舍大红楼的时候,攻击部队数次强攻未果,于是一部分兵力挖沟强行接近,一部分兵力迅速跑向已被占领的四平飞机场,从航空炸弹里挖出三千多斤炸药,再抬着炸药火速跑回大红楼前。一连八班副班长李广正带领爆破组连续爆破十二次,终于把这幢两百米长的联体大楼炸塌了一半,守军二六三团的一千一百多名官兵多半被埋在倒塌的废墟之中。
接下来的战斗缓慢而残酷。围绕着每一座坚固的建筑物,攻守双方的战斗不断处于胶着状态。国民党守军在楼房和工事内顽强抵抗,猛烈的火力组成立体火网,并在两军接触线上投掷燃烧弹。守军的炮火更是片刻未停,一边对前沿支援轰击,一边对共产党攻击部队的后方实施封锁,其轰击的猛烈令攻城部队官兵大量伤亡。
陈明仁征用了一切可以投入作战的人员,包括政府官员、警察以及四平城内的平民百姓,他发给他们武器,要求他们立即参战。陈明仁决心与四平共存亡。——他先是立下遗嘱,然后把自己的棺材抬出来给大家看。他的命令是:独立死守,打光为止,转移和放弃阵地的命令只有军长一人有权发布。第一道防御线的部队一律不准撤退,凡是后退者,第二线防御部队有权射杀他们。
十九日,共产党攻击部队把不久前缴获的七门美式火箭炮推了上来,对准中央银行和市政府大楼进行轰击,两座大楼很快就被占领。在攻击电信局大楼时,守军指挥者为第七十一军军法处长。攻击部队虽然已经占领大楼的下层,但国民党守军据守上层拼命射击,坚决不肯投降。最后,攻击部队在大楼下安放了大量炸药并且引燃导火索。巨响之后,大楼和守军一起毁灭。
电信大楼被炸毁的时候,陈明仁突围而出到了城东区。