日军北上兵团被击败之后，一路后撤，直接撤到了铁岭一线构筑防线，防止八路军南下。
八路军第七纵队主力，原地休整了一天之后，随即南下，抵达铁岭以北地区。于此同时辽西的八路军兵分两路，一路进攻新民，一路由阜新出发继续向东南方向进攻。八路军五十万大军，兵分三路逼近东北第一大工业城市沈阳。
日本朝野震动，一方面严令关东军不惜一切代价挡住八路军的进攻，一方面从国内抽调兵力，火速支援关东军，同时命令朝鲜的第19师团和第20师团，立刻火速开赴东北支援辽宁。
李国韬紧急赶赴铁岭前线，督促部队尽快对日军发动进攻，经过一天的准备之后，第七纵队随即对铁岭日军发动了猛烈的进攻，此时第七师团等部新败，根本来不及补充，士气低沉，战斗力还没有恢复，在加上准备不足。仅仅一天的时间，日军防线便被八路军成功突破，日军再次溃败，沿着铁路线继续向南逃往沈阳。
李国韬随即命令部队乘胜追击，再次歼敌两万余人，日军残敌不足两万人逃回沈阳。
随后李国韬命令新编第一师，新编第二师，装甲师等部，转而进攻抚顺，此时抚顺守备空虚，仅有日军一个守备联队把守，八路军包围抚顺之后，城内的伪军和伪警察部队，在地下党的感召下，阵前起义，企图打开城门，迎接八路军主力部队进行。虽然遭到了日军的血腥镇压，但是战斗使得城内大乱，同时也牵制住了部分日军。
八路军主力抓住机会，随即猛攻抚顺城，仅仅几个小时便突破了抚顺城防，随后全歼城内残敌，成功收复抚顺。
收复抚顺之后，李国韬随即命令主力部队，继续向南挺进，进攻本溪，以清除沈阳的外围据点。于此同时从阜新东进的八路军主力二十余万人，连克黑山，辽中等地，直扑辽阳，鞍山两地。
于此同时，另一路八路军主力部队二十万人，与六万日军决战于新民，经过三日血战之后，日军损失超过三万人，被迫放弃新民，退往沈阳。
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