上文说到陈诚在辽西吃了亏，向南京告急。
蒋介石是对东北局势也很担心，于10月8日匆匆飞到沈阳，开了半天会，陈诚汇报了情况后，蒋介石提出了巩固沈阳及关内的交通联系，加强沈阳以北各个据点的守备力量，以求确保”的方针。同时应陈诚的要求，将华北傅作义的92军24师、94军43师、13军54师、暂3军的10、11师和骑兵4师共6个师的兵力支援东北。蒋介石在沈阳开完会后，便立刻飞到北平，催促傅作义派兵北上增援。
我军冀热辽军区刚刚三战三捷，缴获了很多装备，大大改善了自身的条件，士气正旺，准备迎击华北增援之敌。华北国民党军第17兵团司令侯镜如指挥6个师，开始沿北宁路向东北增援，他吸取了王铁汉的教训，不分散兵力，稳扎稳打，步步为营。虽然前进得慢些，但我军始终抓不住敌人的弱点，10月中旬，华北敌军与东北敌军会合，重新打通了北宁线。
时任八纵司令员黄永胜，可惜后来。。。八纵、九纵见在北宁线没有机会，便挥师朝阳，攻敌之所必救，调动敌人一部前来增援，在运动战中吃掉敌人。根据前线指挥所的部署，八纵打援，九纵攻城。朝阳有敌暂50师等多人据守，由于暂50师刚刚被我军吃掉了一部，士气低落，工事简陋。九纵于20日出发奔袭，由于路上遇到小股敌人耽误了时间，未能按时到达指定位置，导致朝阳城外多国民党骑兵趁机逃脱。21日夜晚到达朝阳城外，由于没有进行侦察，便仓促发起进攻，导致各部动作不一致，进展不大。
九纵司令员詹才芳召集师团干部，现地侦察，迅速定下了突破口。22日晚间再次发起进攻，第一梯队的78团2营攻击受到敌人火力封锁，没有成功，指挥员很机智，仍集中火力进行佯攻，而派3名战士到另一地点将铁丝网破坏，工兵随即进行连续爆破，将城墙炸开一个口子。一点突破后，二、三梯队迅速跟进，20分钟就冲进去了5个营。敌人防线顿时混乱起来，我军猛打猛冲，将守敌多人全部歼灭，到战斗结束只用了6个小时。
北宁线所处咽喉位置，锦州是支点当我军猛攻朝阳时，侯镜如指挥92军21和43师急速回援朝阳，企图解围，10月28日到达义县。程子华、黄克诚下达命令，集中八、九纵队和其他部队共8个师，在义县以西地区设下口袋阵，准备围歼敌人。敌人行动非常谨慎，侦察兵与后续部队拉开两里地距离，每到宿营地，便不顾疲劳立即构筑工事，控制制高点、部署好火力，准备应付我军的进攻。
31日敌人进入我军的口袋阵，我军8个师从四面八方向敌人发起进攻，战斗进行得非常激烈。金凤山高地是敌人控制的制高点，有两个营把守，我军3个师从三面争夺，经过反复争夺，终于占领金凤山。11月1日上午，敌人的阵线崩溃，分头向东突围。
我军不等命令，便转入多路追击，我军骑兵师大放异彩，凭借高机动性，快速冲散了敌人设置的后卫防线，使敌人失去撤退的秩序。战斗到2日结束，我军共歼敌余人，至此辽西的作战基本结束。
战后我军押送俘虏虽然敌人打通了北宁线，但前后被我军歼灭了三万多人的有生力量，从根本上改变了冀热辽地区敌强我弱的局面，我军具备了威胁敌人北宁线的实力，陈诚不得不抽调北满各据点的兵力加强北宁线特别是锦州的防御，为我军下一步冬季攻势奠定了基础。
陈诚上任发出的“六个月收复东北失地”和打通中长线的豪言壮语，像肥皂泡一样破了。沈阳老百姓讽刺地说：“陈诚真能干，火车南站通北站。”意思是谁沈阳已经被包围了，火车只能从南站通到北站。
