平津會戰共分为三个阶段：
第一阶段：分割包围傅作义集团编辑
战役发起以前，华北军区第1兵团（徐向前部）缓攻太原、第3兵团（杨成武部）撤围归绥，减轻傅作义的心理压力，不使傅作义感到过于孤立而撤逃。同时，中央军委指示东北野战军多发表隆重祝捷开会的消息，造成蒋介石、傅作义的错误判断，以为东北野战军短时间内不可能入关，仍在原地休整。中央军委同时还指示东北野战军主力立即结束休整，以最快速度隐蔽入关，向平津塘挺进。为了平津战役的胜利，华北、东北解放区共出动民工150万人支援前线[1]。1948年11月25日，华北军区第3兵团在杨成武司令员、李天焕副政治委员的指挥下由集宁地区东进，11月29日向张家口地区守军发起攻击，先后占领左卫、柴沟堡、万全、沙岭子地区，对张家口形成包围态势。张家口第11兵团司令孙兰峰一看形势不妙，马上向傅作义呼救，傅作义急令在北平的第35军（欠1个师）及怀来(今怀来镇)的第104军第258师连夜驰援张家口；又令昌平的第104军主力移至怀来，涿县的第16军移至南口、昌平间，以确保北平与张家口的联系。这样，人民解放军就成功地吸引北平地区傅系军队增援平绥路，达到了抓住傅系，拖住蒋系的目的[1]。
12月2日，华北军区第2兵团在司令员杨得志、政治委员罗瑞卿、参谋长耿飙的指挥下由易县、紫荆关向涿鹿、下花园急进，割断怀来、宣化间的联系；东北先遣兵团在程子华司令员、黄志勇参谋长的指挥下由蓟县向南口、怀来急进，切断北平、怀来间的联系，抓住了傅作义的援军，使其既不能西逃，也不能东撤。5日,先遣兵团主力一部在行进中攻克密云，歼灭第13军1个师，主力向延庆、怀来急进；华北第2兵团进抵涿鹿以南。冀热察军区部队和华北第4纵队第12旅先后占领土木、沙城
、新保安，并破坏了下花园至的铁路和公路。密云失手，傅作义这才发现东北野战军已经入关，但他又错误判断华北、东北人民解放军将直取北平，遂令第35军由张家口星夜东撤，令第104、第16军由怀来、康庄向西接应第35军；并令蒋系第92军、第62军和第94军主力由津、塘地区开往北平加强防御[1]。
第35军是傅作义手中的王牌，只有抓住它，才能拖住整个傅系部队。第35军在回北平途中，被华北第2兵团第4纵队第12旅顽强阻击在于新保安一线，直到12月8日早晨，华北第2兵团主力赶到，击退了35军向东突围的企图。9日，怀来的104军绕道新保安东南地区，向西攻击，企图救出第35军。解放军阻击部队顽强抗击，使两军相距仅4公里却始终不能回合。10日，东北先遣兵团第4纵队在泡儿庄一带歼灭了由康庄向北平逃跑的第16军大部。104军由于西有华北第2兵团，东有东北先遣兵团，腹背受敌，自身难保，顾不得营救35军，便于10日晚撤回怀来，在逃窜回北平的路上被东北先遣兵团全歼。11日，华北第3兵团攻克沙岭子、宣化，随即在北岳军区、内蒙古军区、晋绥军区第8纵队配合下包围了张家口[1]。
在此以前，11月23日，东北野战军告别了白山黑水，开始了具有历史意义的向关内大进军。东北人民解放军10个步兵纵队及特种兵数十万大军于11月23日经喜峰口、冷口、山海关越过长城入关后，至12月10日先后到达遵化、玉田、蓟县、丰润等地区集结。这时，平绥路已被解放军切断，傅作义集团西逃得可能是没有了，12月11日，中央军委指出，“现在唯一的或主要的是怕敌人从海上逃跑，因此在目前两个星期内，应采取围而不打或隔而不围的办法”。围而不打，就是对张家口、新保安的傅系军队暂不歼灭；隔而不围，就是对北平、天津只做战略包围，隔断平津塘的联系。为了不使蒋介石决策平津部队海运南撤，中央军委还做出一系列战略决策。指示淮海前线部队暂停对杜聿明集团的进攻，山东军区控制济南附近一段黄河，并在胶济路上预作准备，防止傅作义集团向青岛逃跑，冀中、冀南军区部队和民兵，在华北平原上预先做好阻击的准备，防止傅作义集团可能由平汉、津浦路南逃。
12月12日，东北野战军由遵化、蓟县集结地以最快的速度向北平、天津挺进。中路由东北第一兵团司令员萧劲光、副司令员陈伯钧指挥，第3纵队攻克通县、墎县镇、南苑机场，第6纵队攻占马驹桥、黄村，第10纵队攻占廊坊，切断了北平与天津的联系。右路由东北第二兵团司令员程子华、副司令员彭明治指挥，第4纵队、第5纵队、第11纵队分别攻占南口、昌平、海淀、香山、卢沟桥、丰台、门头沟、石景山等地，从西面、北面包围了北平。12月20日，左路第9纵队攻克唐山，第7纵队攻克北塘后，由军粮城渡过海河，攻取咸水沽，割断了天津和塘沽的联系，第8纵队攻克杨村、杨柳青，包围天津西面。之后，第1纵队、第2纵队和第12纵队及特种兵部队也赶到津塘地区。至此，解放军完成了对平津地区的包围和分割，切断了國軍西撤、南撤或由海上撤退的路线。傅作义集团全部被包围在张家口、新保安、北平、天津、塘沽五个孤立地区内[1]。
第二阶段：攻克新保安、张家口、天津编辑
12月22日，华北第二兵团3个纵队6万人对新保安发起攻击。新保安是平绥线上仅有1平方公里的小镇，35军就被包围在这里。在东北野战军第4纵队炮兵团支援下，华北第2兵团第4纵队首先从东面突破，第3、8纵队也相继从西北和西面突破，进入城区。经过10个小时的激战，傅作义嫡系部队第35军2个师1.6万人全部被歼，第35軍軍長郭景雲自殺。中央军委估计35军覆灭后，张家口守军有脱逃可能。于12月23日，张家口第11兵团向北仓皇突围，华北第3兵团和东北野战军第4纵队立刻从西面八方围追堵截，激战至24日下午4时，除司令官孙兰峰带少数骑兵逃跑外，其余5万人全部就歼。1949年1月2日起，各攻击部队34万人在天津周围集结。1月10日，淮海戰役結束，人民解放軍勝利。同日，中央军委决定以东北野战军司令员林彪、政治委员罗荣桓、华北军区司令员聂荣臻组成平津战役总前委，林彪为书记[1]。1月11日，蔣介石決定至北平部隊「由空運撤至青島」[2]:132。1月13日，「北平部隊空運青島計劃」開始實施，但城外「不斷向機場轟擊，阻礙甚大」[2]:132。准备进攻天津时期，林彪罗荣桓曾经致函陈长捷，劝其出城投降，但陈长捷决心顽抗到底。1月14日，解放軍以第1、2纵队为西突击集团，第7、8纵队为东突击集团，第9纵队和第12纵队第34师为南集团发起总攻，第6纵队第17师为总预备队。12时，攻城部队在炮兵和装甲兵配合下，在东西南三个方向打开九个突破口。15日5时，东西主攻部队在金汤桥上胜利会师，完成了对天津守军的拦腰斩断。经29小时激战，全歼守军第62军、第86军2个军10个师13万人，第1纵队第1师第1团攻占天津警备司令部，活捉天津警备司令部司令陈长捷。据守塘沽的國軍第17兵团部及第87军等部5个师共5万餘人，于1月17日乘船南撤[1]。
第三阶段：北平开城编辑
天津被攻陷后，傅作义和他的北平守军25万人已完全陷于绝境。北平是世界著名的文化古城，这里有为数众多的名胜古迹，为保护这座古城免遭战火，中共中央和中央军委决定通过谈判，和平解决北平守军，同时也做好一切准备，在谈判不成时，在尽可能保全文化古迹的前提下以战斗方式夺取北平。從1948年12月中旬到1949年1月中旬，傅作义同中共進行了三次和談[3]。1948年11月25日，傅作义第一次派代表出城，到平津前线司令部进行谈判。傅方代表提出一个参加联合政府，军队由联合政府指挥的方案。解放军代表根据中央军委指示，谈判中以“坚持敌人放下武器”为基本原则。由于双方提出的条件相差太远，第一次谈判没有达成协议。第二次谈判地点位于河北蓟县八里庄，1949年1月7日，傅作义派他的议政处长周北峰为代表，到平津前线司令部进行第二次谈判。他提出“军队不用投降或在城内缴械的方式，采取调出城外，用整编的方式来解决。” 林彪、聂荣臻提出，北平守军应根据人民解放军的制度，改编为人民解放军，并限天津守军于1月13日开出城外。双方经过谈判，虽然形成了一个会谈纪要，但是傅作义仍然二心不定，还想看看局势的发展再定。第三次谈判的地点位于通县五里桥，1949年1月14日，即解放军向天津发起总攻的当天，傅作义派他的副总司令官邓宝珊为全权代表进行谈判。邓宝珊首先要求解放军停攻天津，解放军代表林彪、聂荣臻、罗荣桓严正指出，天津已经开始攻击，这次谈判不再包括天津，北平守军应尽快出城接受改编，不要再拖延。1月15日，解放军攻克天津。1月16日，邓宝珊即于人民解放军代表达成和平解放的初步协议，並於1月21日达成和平解决北平问题协议。北平问题的和平解决，傅作义将军立了大功，1955年，毛泽东主席亲自授予傅作义将军一级解放勋章。从1月22日起，北平守军陆续以师为单位，开到城外听候改编。1949年2月3日，人民解放军举行了盛大的入城式[1]。但是，根据彭真的报告，绝大多数北平市民实际上对共产党政权持观望态度[4]
中華民國 中央政府
华北剿匪总司令部
中国共产党
东北野战军
華北野戰軍
第四兵團