1946年年底至1947年年初，我南滿民主聯軍連續挫敗蔣軍對臨江地區的兩次大規模進犯，軍民士氣大振，普遍增強了堅持南滿的信心。但是，陳雲並沒有因此而放鬆警惕。他冷靜地分析了形勢，估計敵人還會進犯，南滿的困難局面還沒有結束。
2月8日，他電告北滿：“今後南滿可能有兩種前途：（甲）保住臨、蒙，使長白山區有完整四縣（22萬人口），進而奪回輯、柳、金、輝城，如此則堅持敵後亦易。因山上與敵後互可呼應，對敵北進牽制力亦大，形成有力的犄角之勢，此為上策。（乙）如臨、蒙不保，大部主力在敵後處於敵兵四面包圍中，根據地不易迅速建立，那時敵情又有兩種可能：其一，敵以少數兵力對南滿，大兵北壓；其二，則利用松花江開凍，北滿主力無法南渡進敵，敵可集中東北重兵先掃南滿，使我無立腳喘息之機，而這種可能性是很大的”。同時還強調，“我必須拼死反覆力爭第一前途。只有不得已時，才能走第二前途”。
果然不出陳雲所料，沒過幾天，杜聿明不甘心兩次進攻臨江的失敗，便親自出馬，於1947年2月13日調集60軍暫21師，52軍2師、195師，新6軍新22師（欠65團）及第71軍91師共5個師的兵力，準備第三次進攻臨江。
具體部署是：6暫21師為左翼，由金川向南，進至通溝、鹿尾林地區，向八道江實施迂迴；2師4團由通化出動，進至長春溝、高麗城子地區，與第91師並肩進攻八道江；91師為中路，由三源浦進至通化以北大北岔，進佔高麗城子後，向八道江地區實施主要簾布；新22師（欠第65團）由桓仁進至通化以南之熱鬧街，向八道江迂迴；195師位於通化為預備隊；另以14師一部於桓仁及以東之沙尖子封鎖渾江，阻止民主聯軍南滿部隊西進。以上各部，於2月16日開始行動。
肖勁光等研究敵情後，認為正面敵軍兵力強大，又能互相支援。側面的暫21師相對孤立，決心以求殲暫21師63團作為第一步作戰目標，得手後再集中兵力圍殲進佔高麗城子一線的91師。
肖勁光
3縱7師、9師接到命令連夜出發。於18日趕到東溝，將暫21師63團（欠1個營）及山炮營包圍於閻家街、鹿尾林地區。天亮後經6小時激戰，全殲該敵，俘團長以下1300餘人，並擊潰由柳河來援的暫21師61團。與此同時，3縱8師、4縱10師於老嶺、四道江一線，依險抗擊蔣軍91師、2師，使之不能前進一步，有力支援了7師、9師的戰鬥。
2月19日，林彪、劉亞樓致電肖勁光、陳雲：“望你們利用敵人攻擊精神不旺的缺點，靈活運用擇險頑抗與機動進攻的兩種方法，以使敵對臨江的第三次進攻歸於失敗”。林彪同時告知，北滿主力將於20日左右，再次出擊松花江以南。
21日拂曉，3縱集中全部兵力，不停頓地向進至大北岔、德興屯地區的蔣軍91師272團、師直工兵營及2師6團1個營發起進攻。8師割斷了272團與91師主力的聯繫。其他部隊於21日拂曉向272團發起進攻。272團佔據著幾個制高點拼命抵抗，戰鬥持續到22日中午，3縱經過頑強戰鬥，終於佔領了幾個重要高地，將272團分割為幾塊，被完全包圍。91師主力企圖解圍，被民主聯軍阻擊部隊堅持頂住。到黃昏時，272團及附屬師直工兵營被全部殲滅在大北岔。
劉玉章帶著2師主力從通化進至高麗城子附近的清溝子，配合91師進攻。在敵後活動的4縱10師接到命令，從敵後突然插過來，於21日搶佔了大龍棗溝，封鎖了溝口。師長杜光華指揮29團分頭守住溝口和附近的高地，指揮28團迅速向這裡靠攏，準備把2師、195師堵在盆地裡消滅掉。
蔣軍2師、91師發覺後路被截斷，頓時驚恐萬分。劉玉章親自指揮2師主力向外突圍，91師在旁邊助攻。在溝口的那一頭，從通化趕來的195師從背後向4縱29團發起進攻，企圖解救2師、91師。
激烈的戰鬥從22日中午打響。29團只有1個營守衛高地，其餘部隊被派往高麗城子配合3縱圍殲敵軍。守衛高地的這個營以排為單位，頑強抵抗著蔣軍的兩面夾擊。由於28團被蔣軍阻擋在青溝子一帶過不來，29團這個營苦苦支撐到黃昏，杜光華師長在戰鬥中不幸犧牲。
此時，3縱開始對佔據高麗城子的第91師主力、及2師4團發起進攻。蔣軍2師、91師主力搶在我軍合圍前向大龍棗溝門突圍。由於29團那個負責阻擊的營傷亡過大，蔣軍得以逃脫被合圍的厄運，於23日下午逃向通化。3縱因連續作戰幾晝夜，疲勞過度，沒能堵住敵人。
當3縱進行三保臨江戰鬥時，深入敵後的4縱也積極牽制敵軍。11師於2月16日，由沙尖子再次向寬甸、桓仁地區挺進，沿路作戰雖有所繳獲，但減員很多。2月20日，他們到達鹼廠鎮附近，聽說敵軍向臨江發起第三次進攻，就決心拿下鹼廠，在敵人後方插上一刀。
鹼廠位於撫順、本溪、寬甸、桓仁的中心，駐有蔣軍青年軍207師的一個加強營、保安團一個營和警察大隊共千餘人把守，在鎮子東邊的元寶山修建了防禦工事。11師以為敵人只有1個連，便於20日下午開始進攻。起初以一個連的兵力進攻元寶山，由於該連沒有詳細偵察地形，單純從正面攻擊，在敵軍密集火力下傷亡較大。從另一側進攻的部隊也同樣受阻。而進攻鹼廠鎮的部隊比較順利，很快攻到了街裡。
抓住俘虜問明情況，才知道敵軍比估計的要多。師首長決定計劃不變，要團長偵察地形後，一部從街裡迂迴山後，一部仍從元寶山正面進攻。兩下夾攻，蔣軍慌亂起來，丟下陣地向北逃跑。11師窮追猛打，以犧牲48人，傷208人的代價殲滅了鹼廠的敵軍。共計斃傷敵131人，俘虜783人，繳獲一批槍支彈藥。
杜聿明發覺後院起火，趕緊調新6軍14師從桓仁出發，企圖與重建的25師合力消滅4縱11師。為了擺脫敵人的追趕，11師決定兵分兩路，以小部隊吸引敵軍主力，大部隊則越過安沈路向東進軍。大家不顧疲勞，日夜行軍，8天走了500裡，只吃了7頓飯，作戰9次，終於衝破了敵軍的堵截，返回了南滿根據地。
此時，三保臨江已近尾聲，蔣軍正向通化收縮。11師與12師36團合作，攻下桓仁縣城，休整了10天。
此時，由於民主聯軍北滿主力二下江南，杜聿明決定調兵北上。91師於26日放棄了輯安和金川，輝南、柳河也只有一個營留守。我軍抓住時機擴大戰果。26日，獨立2師襲佔金川，殲暫21師1個營。28日和3月4日，3縱7師、8師及獨立2師採取奔襲動作，結束政治攻勢，先後攻克柳河、輝南，殲暫21師2個營及兩個保安團。3月4日，4縱12師和獨立1師出擊遼南，在馬家店殲新6軍輸送團及新22師65團各1個營（欠1個連）。
至此，蔣軍第三次進攻臨江被粉碎。此次作戰，民主聯軍共殲蔣軍近萬人，繳獲火炮127門，槍2011支（挺），汽車21輛，以及滿載軍火的大車350餘輛，收復金川、輝南、柳河、桓仁、輯安等縣城，大大擴展了南滿根據地。
三保臨江戰鬥，比起前兩次大有進步。遼東軍區貫徹了東總總部集中兵力殲滅敵人有生力量的指示，每次戰鬥都集中了五六倍於敵軍的力量，殲敵一路，達到了各個擊破的目的。當蔣軍驚恐混亂時，民主聯軍抓住戰機，以迅速的動作捕捉附近的目標，再打一個殲滅戰。這樣，民主聯軍在運動中總是處於主動地位。
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