八路军主力在歼灭了支援沈阳的两路日军之后，随即开始布置收复沈阳的战役。
此时经过进一步的增兵，在沈阳附近的八路军主力已经增加到了六十多万人，在八路军总部的协调指挥下，八路军分出大约十万兵力，于海城一线布防，防止辽东半岛的日军再次北上支援沈阳，令以数万兵力在黑山，台安，辽中等地布防，防止锦州，至山海关一线之日军支援沈阳。
其实当时从锦州到山海关一线，日本关东军只剩下不足一个师团的兵力，勉强可以自保，根本没有进攻之力。而在关内，就在八路军大举反攻东北之时，山西和河南的中国军队，包括中央军，晋绥军等部，也集结了近百万大军，对河北和河南北部发动了猛烈的反攻，于此同时山东的八路军也趁机对山东日军发动了适当的攻势。
面对着中国军队的大举反攻，华北派遣军方面也只能勉强自保，根本无力支援东北。如此一来，我军收复沈阳的时机已经成熟。
于此同时八路军总部方面也没有忘记，被围困了长达一个多月的长春，于是派出十万大军北上，协助八路军第七纵队围困长春的部队，准备进攻长春城。
即便如此，沈阳附近剩下的主力部队，仍然多达四十万人左右。经过三天的准备之后，八路军随即下令对沈阳发动全面进攻。我四十万八路军主力，从四个方向，分别对沈阳城发动了猛烈的进攻。
李国韬奉命率领第七纵队之新编第一师，新编第二师，独立第三师，装甲师四个师的兵力，负责从东面对沈阳发动反攻。
李国韬亲临前线指挥战斗，第七纵队攻势迅猛，仅仅只用了一天的时间，沈阳城复廓阵地便全部被我军成功突破，城外的日军一败涂地，狼狈不堪的逃回了沈阳城内。
如此，沈阳城东门完全暴露在了八路军的进攻范围之内。到了战斗开始的第二天，第七纵队炮兵师，及各师炮兵团集中各型火炮一千多门，猛轰沈阳东门，于此同时八路军空军出动四十余架飞机，对沈阳东城墙狂轰滥炸，经过长达三个小时的炮火准备后，沈阳东城日军的城防工事基本被摧毁殆尽，多处城墙被炸塌。沈阳城久游归来的游子一样，对祖国母亲敞开了怀抱。
前沿阵地上，李国韬举着望远镜，观察着沈阳城方向，心情也忍不住一阵激动。终于李国韬放下了望远镜，一脸严肃的大声命令道：“命令各部队，立刻发动全线进攻，冲进沈阳城，全歼日寇，收复沈阳！”
“是！”马振国恭敬的应了一声，随即命令作战参谋连忙将命令传达了下去。
“滴滴答答……”嘹亮的冲锋号角骤然响起，几十面鲜艳的战旗突然出现在了八路军的阵地上，引领着成千上万的八路军战士，大声怒吼着冲向了沈阳城。
“杀呀！”英勇的八路军战士们纷纷发出一声声怒吼，喊杀震天，气势如虹。
“轰隆隆~！”剧烈的马达轰鸣声中，上百辆坦克和装甲车，晃动着笨重的身躯开出了阵地，掩护着后面大量的步兵战士，向着沈阳城杀了过去。厚重的履带，碾过地面，使得整片大地都微微颤抖了起来，仿佛地震了一般，穿过弥漫的硝烟，慢慢的向着沈阳城靠近了过去。
“射击~！快快滴射击~！挡住这些可恶的支那人，一定要挡住他们！”一名鬼子少将站在残破不全的城头上，挥舞着手中的指挥刀，声嘶力竭的大声吼叫道。
城墙上残存的小鬼子们，接到命令之后，纷纷涌上了阵地，举起手里的枪，开始对着城外的八路军开枪射击，企图阻止八路军攻入城内。
沈阳城已经被团团包围了起来，城内的小鬼子也就成了瓮中之鳖，根本无处可逃，小鬼子们抱着必死的心态，抵抗倒是十分的顽强。
然而八路军的攻势也是异常的猛烈，坦克和装甲车上的车载机枪，开始对着城墙上的小鬼子疯狂的扫射了起来，于此同时布置在距离城墙只有几百米的机枪阵地，也是火力全开，密集的弹雨如同雨点一般****在城墙之上，压制着城墙上小鬼子的火力。
坦克炮塔缓缓的转动着，不停的寻找目标，开炮清除城墙上的鬼子火力点，一声声剧烈的爆炸声响起，城墙上不断有小鬼子被炸的飞下城墙，摔成了一团肉泥。
小鬼子的火力也变的越来越弱，八路军战士们趁着这个机会，不断的向着城墙挺进着。虽然城墙上仍然不断的飘下一片片弹雨，许多英勇的士兵倒在了冲锋的道路上，然而战士们没有丝毫的畏惧，仍然义无反顾的向前冲锋着。
终于一支英勇的部队，率先通过一个城墙缺口，杀入了城内。一面鲜艳的红旗被插在了缺口上，迎风招展，引领者更多的八路军战士从这里杀入了城内。
随着杀入城内的八路军战士越来越多，小鬼子再也无法挡住八路军凶猛的攻势，东城的城防工事彻底被突破。成千上万的八路军战士们，趁机一举杀入了沈阳城内。
前沿观察哨里的李国韬，通过望远镜看到这一幕之后，忍不住兴奋的叫了起来：“太好了！命令各部队，继续加强攻势，尽快将城内的残敌清剿干净，收复整个沈阳城。”
虽然八路军第七纵队成功的突破了城防工事，但是战斗远没有结束，疯狂的小鬼子仍然坚守在城内的各个战略要点，拼死抵抗着八路军的进攻，但不过是垂死挣扎罢了。一场惨烈的巷战就此爆发了，战斗变的更为的惨烈血腥，大量的八路军战士为此付出了宝贵的生命，然而为了驱逐日寇，保卫自己的祖国，他们无怨无悔。
八路军在东城取得了突破性的进展，也有利的支援了其他方向的八路军部队，很快城北，城南的城防工事也先后被突破了。超过十万八路军涌入了沈阳城内，与城内的小鬼子展开了殊死的搏杀，至此收复沈阳城已经仅仅只是时间问题了。