一下江南戰役結束後，民主聯軍北滿主力經過一個月的休整，實力得到恢復。在此期間，各部隊廣泛開展立功運動，從戰士到幹部，從班、排到連、營，到處掀起挑戰和競賽熱潮。大家士氣高漲，急切盼望殺敵立功。
1947年2月1日，總指揮部發出《迎接中國革命的新高潮》的指示，強調指出：為著徹底粉碎蔣軍的進攻，必須在今後幾個月內再殲蔣軍四十至五十個旅，這是決定一切的關鍵。為達此目的，必須充分地實行各項方針、政策及作戰原則，“為爭取這一高潮的到來及其勝利而鬥爭”。
2月10日至12日，東總在雙城召開師以上幹部會議，傳達學習了這一指示，並根據指示精神，在總結前一階段作戰經驗的基礎上，著重討論了在東北戰區如何統一作戰思想、作戰原則和戰鬥作風等問題。
林彪在會議總結講話中強調：在作戰思想上，必須放手堅決作戰，不怕打硬仗、打惡仗，只有如此，才能殲滅敵人，扭轉戰局；在作戰原則上，必須瞭解情況，熟知敵情、地形，不打莽撞仗，不打主觀主義仗，要打硬拼仗，重要的戰術就是死打，重要的戰鬥動作就是運用“三三制”戰鬥隊形；在戰鬥作風上，必須養成行動積極，不畏困難，不怕疲勞，堅決執行命令，主動團結和配合友鄰等優良戰鬥作風。雙城會議使東北民主聯軍進一步樹立了敢打硬仗，敢於殲滅蔣軍王牌新1軍、新6軍的雄心壯志，對於部隊戰術水平的提高和戰鬥作風的養成均起到了重要作用。
蔣軍在向南滿臨江地區發動第三次進攻時，其駐北滿部隊仍取防禦態勢，分兵完備吉林、德惠、長春、農安、九臺、城子街等各據點，置重點于吉、長地區。為鞏固吉林、長春的前哨據點，為鞏固長春以北的前哨，杜聿明將新1軍新30師的89團附山炮營調到了城子街，在那裡構築工事和碉堡群，加強守備。
2月13日，林彪下達作戰命令：“我北滿舉全力於18號左右開始大舉進攻敵人，此為本年度最重大意義的一次作戰”。“倘此次作戰能殲敵兩個師，則能爭取開冰後主力留在松花江南岸繼續展開進攻”。他要求大家：“為了完成此次作戰，須決心不惜相當數量的傷亡犧牲與忍受寒冷與疲勞。”
林彪第一步計劃以6縱圍攻城子街守軍，其他部隊伺機殲滅九臺、德惠出動的援軍；第二步計劃以6縱圍攻德惠，其他部隊伺機殲滅長春、農安出動的援軍。為避免蔣軍聞風而逃，北滿民主聯軍各部派出偵察隊，偽裝成游擊隊先期過江，以迷惑蔣軍，掩護主力於松花江北岸隱蔽集結。
2月20日，1、2、6縱及獨立1、2、3師越過冰凍的松花江。2師在賀東生師長率領下，21日夜以急行軍速度向城子街以南的長嶺子進發，9小時走了100裡，於22日拂曉前到達指定位置。戰士們不顧疲勞和嚴寒，積極修築工事。23日晨，城子街守軍1個營向4團3營陣地進攻，企圖奪路逃跑。當該敵進入火力有效射程之內，3營的輕重機槍一齊開火。蔣軍見阻擊火力很猛，便縮了回去，重新組織火力向3營發起第二次攻擊。當他們攻到陣地前沿時，3營以4個排的兵力向敵軍發起反衝擊，擊潰蔣軍，斃傷俘67人。
蔣軍轉移突圍方向，向4團2營陣地進攻。2營連續打退敵軍3次進攻，斃傷蔣軍89團副團長以下103人，俘虜165人。
6縱主力在新任司令員洪學智指揮下，以一夜60公里的急行軍，奔襲城子街，決定以17師主攻、18師配合，消滅城子街守敵，16師配合1縱阻援。21日，當17師到達城子街以西，18師到達城子街以東，完成對敵合圍後，林彪突然發來電報：“據2師偷聽電話，昨日敵已發現我大軍到達其塔木。因此，敵有於今晚或明晚乘夜逃跑之可能。你們最好能於明日下午4時以後開始進攻”。
林彪執意延期一天進攻，是為了等朱瑞率領的2個東總炮兵團到達城子街參戰。
此時，德惠的新1軍50師打電話催促89團，要他們不惜一切代價突圍。當6縱17師先頭部隊49團到達城子街以西的秀水溝南嶺，發現公路上敵軍人馬車輛擠成一片，向西運動。團長為了不讓敵軍跑掉，來不及請示就指揮部隊向南猛壓，截擊敵軍。這時城子街南面槍聲大作，49團知道友鄰部隊正在阻擊敵軍，便勇猛地衝上公路。在正面和側面都遭受打擊下，蔣軍只好掉頭逃回城子街，重新佔領陣地。17師戰士尾隨敵人衝入城子街，佔領獨立房屋與敵對峙。
23日晨，東總炮兵1團、2團到達城子街後立即進入陣地。經過觀察，確定敵軍的主陣地設在街裡的太和堂。9時50分，炮兵開始向城子街守敵猛轟。把小小的城子街炸得濃煙四起，瓦礫飛濺。蔣軍守軍沒想到民主聯軍有如此強大的火力，頓時軍心潰散。炮火準備10分鐘後，6縱17師以2個團兵力發起進攻，與敵巷戰。炮兵則向蔣軍太子堂主陣地實施破壞性射擊1小時，有效壓制了守軍火力，掩護步兵迅速突入陣地。下午，18師一部也從東南角攻入。激戰至19時，全殲了89團等部。
這一仗，是民主聯軍首次在白天對蔣軍堅固設防城鎮發起陣地攻堅戰。戰鬥勝利結束，林彪以東總首長的名義向6縱和1縱2師的指揮員發出嘉獎電。
城子街之戰給蔣軍以極大震動。25日，哈拉哈之88師、農安之50師148團、九臺之新38師迅速收縮回長春。1縱3師乘勝攻佔九臺、奪取卡倫，逼近長春。
林彪原計劃消滅哈拉哈之敵，因為敵軍逃得太快，遂決定6縱司令員洪學智指揮該縱及兩個炮兵團和獨立2師圍攻德惠。1、2縱及獨立1、3師於布海地區阻擊可能由長春北援的蔣軍。
德惠是長春北面的屏障，也是蔣軍進攻北滿的一個前進陣地.守軍是新1軍50師2個團、1個炮兵營和2個保安團，約7000人。第50師隸屬於號稱蔣軍“五大主力”之一的新1軍，全套美式裝備，自動火器很多。官兵曾長期受美軍顧問調教，技戰術素養較高，尤其善於打防禦戰。該師150團一部曾在一下江南時的焦家嶺戰鬥中被6縱殲滅，因而對民主聯軍的作戰能力刮目相看，不再狂妄自大。50師進駐德惠後，以火車站為中心構築核心工事，環城築有明暗碉堡，城郊築有防禦工事，形成了多層次的完整防禦體系。因此，德惠戰鬥是一場對預有防禦準備的精銳之師的城市攻堅戰。而這種戰鬥，是當時的民主聯軍所極不擅長的作戰樣式。
根據最初得到的情報，林彪於2月26日電告洪學智等：德惠守敵是第50師150團1個步兵營、1個炮兵營及部隊保安隊，並判斷守軍已經喪失據守信心。當晚，林彪得到情報：敵50師的師部還在德惠。他預感情況可能比原來估計的要複雜，便於27日上午電告洪學智：“88師敵已退至長春，原駐德惠之敵仍在德惠。你們不必打急了，應很好地偵察地形，周密地佈置火力，使部隊得到必要的休息，然後再正式進攻”。東總總部也指示6縱：“（1）要很好組織偵察，不要打莽撞仗；（2）集中優勢兵力、火力在敵人弱點上；（3）實施連續不斷的突破；（4）總攻時間最好在3月1日拂曉或下午。
為加強德惠戰鬥的攻城火力，林彪決定最大限度地集中炮兵參戰，以求迅速殲滅守軍，掌握戰場主動權。除以參加過城子街戰鬥的總部炮1團、炮2團繼續支援6縱戰鬥外，還命令1、2縱隊所屬炮兵，以及5師、6師和獨1師所屬炮兵部隊迅速出發，配屬6縱作戰。
27日早晨，6縱的3個師和獨立2師先後進入指定區域，對德惠完成包圍，並開始掃清外圍據點。當天到達德惠城下的炮兵部隊計有30個連，各種大中口徑炮80門，其中榴彈炮11門、野炮48門，山炮21門，另有總部戰車團1輛97式坦克和3輛95式坦克參戰。
27日晚，6縱隊召開作戰會議，各師首長忙於戰前準備而沒有參加。林彪和東總的敵情通報和種種告誡，並沒有引起6縱的充分重視。擁有兵力的絕對優勢，又有空前規模的炮兵和坦克部隊支援，加之剛剛取得了城子街戰鬥的勝利，對手則是曾經的手下敗將，6縱上下氣勢正盛，對即將到來的戰鬥充滿渴望。認為德惠周圍除江橋碉堡有少數敵人外，其餘都已退縮長春。德惠守敵孤立，完備信心不強，可能一打就會逃跑。以4個師配屬大量炮兵對付處境孤立、數量絕對劣勢的德惠守軍，即使其不是最初判斷的1個團也完全有勝利的把握。在選擇突擊方向時，會上出現爭論。
有人主張先打敵人師部，有的主張先突破敵軍的薄弱地帶，也有人建議明天看了地形再說。洪學智由於輕敵，既沒看地形也沒很好研究大家的意見，就倉促作出決定，讓17師從東面進攻車站，其餘3個師在鐵路以西各選擇一個突破口，總攻時間為28日17時。他覺得四面開口，總有一面能打開。只要打開一面，橫豎都能消滅敵人。
為使各師都有突破的機會，洪學智並將80門火炮作了平均分配 ：17師配屬野炮、榴彈炮23門、坦克4輛，16師配屬山炮、野炮18門，18師配屬山炮、野炮21門，獨2師配屬山炮、野炮18門。各師又將配屬的炮兵以營或連為單位分別配屬給各步兵團或步兵營。並規定28日15時開始試射，16時進行效力射（火力準備）。
28日11時，放心不下的林彪打電報問洪學智：“你們主攻方向擬選擇何處？該處擬用多少炮兵？盼告。”
此刻，17師已經開始向德惠外圍發起進攻了。他們在23門火炮和4輛坦克配合下向望河堡守敵進攻。因火力分散，初次進攻未能奏效。到下午再攻，佔領瞭望河堡。當他們準備向前推進到火車站時，發現西面是敵人新修的飛機場。大片開闊地被敵軍火力嚴密封鎖，很難通過。只好由另一個團向東北方向進攻，他們在奪取種馬場的部分房屋後，因後續部隊遭到敵人火力攔截，傷亡較大，跟不上來，只好停止進攻。
按預定計劃，炮兵部隊應於28日15時試射。但配屬各師的炮兵部隊到15時才全部進入陣地，試射時間不得不推遲至16時，並在17時展開效力射。炮火準備開始後，大小口徑火炮一起開火，炮聲隆隆，火光四起，德惠城內外被濃煙塵所籠罩。在東北戰場上，民主聯軍從來沒有集中過如此多的火炮，進行如此長時間的炮火準備。參戰的全體指戰員異常振奮，部隊一片歡騰。
然而，倉促進攻，尤其是部隊缺乏攻堅作戰經驗，缺乏步兵協同基本常識所帶來的問題立即顯現。各級指揮員和參謀人員從來沒有掌握過如此之多的支援火炮，許多人甚至是第一次見到大口徑火炮，對其技戰術性能更是知之甚少，不懂得如何正確賦予炮兵在戰鬥中的任務，如何組織步炮協同作戰。在炮兵實施猛烈炮火準備的過程中，步兵部隊始終停止於衝鋒準備位置，只顧觀戰、歡呼，沒有充分利用炮火準備的效果迅速運動、接敵。而炮兵射雖然消耗了大量炮彈，但始終沒能夠為步兵真正掃清障礙。待部隊發起衝擊時，蔣軍守軍已經調整部署，佔領陣地，固守環城工事，以猛烈的火力封閉突破口，並阻斷或壓縮民主聯軍的進攻部隊。
德惠城區內外的民房大多是茅草房和木籬笆牆，蔣軍火炮大量發射燃燒彈，使草房和木籬笆起火，民主聯軍所佔區域和進攻地段一片火海。
獨立2師於28日下午，在18門火炮對敵陣地進行壓制射擊後，從德惠西南發起進攻。他們在炮火支援下衝開蔣軍防線，打開了一個200餘米寬的突破口，有2個營兵先後突入城內街道。正準備擴大突破口，突然遭到敵軍炮火襲擊。在這關鍵時刻，民主聯炮兵的炮彈打光了，兄弟部隊尚未突破，這2個營成了孤軍深入，在敵軍集中火力反擊下，遭受重大傷亡，被迫於3月1日退出城外。
16師以47團為第一梯隊，向山東屯進攻。佔領後進地形開闊，敵人火力封鎖，無法向前推進。於是該團以4個連由獨立2師的突破口進入城內，配合正面部隊進攻敵人的環城堡。但當部隊發展至六道街、五道街附近時，突破口被守軍炮火封鎖，民主聯軍在城中的部隊只佔領了部分草房，被壓縮在城內邊緣約200米的狹窄地段，沒有可以依託的工事。他們與敵人激戰一天，終因傷亡過大，與獨立2師部隊一起撤出城外。
18師的52、53團向德惠外圍的商家屯、薛家屯進攻。53團攻下薛家屯，逼近德惠城垣，但遭敵阻擊，未能突破。52團佔領商家屯，與敵人反覆爭奪。打退敵軍後，接近城外壕溝。這時，支援他們的炮兵也把炮彈打光了。失去炮火支援，又攻城用的梯子和炸藥，52團只得退回。
德惠激戰正酣，杜聿明為解德惠之圍，被迫將進攻臨江的71軍91師，及新22師一部調回四平，命令71軍軍長陳明仁率87、88師、新1軍軍長孫立人率新38師、新30師，以及部分保安部隊，於3月1日由長春沿鐵路線分3路齊頭並進，向德惠增援。1縱2縱按預計計劃在布海以南中長鐵路兩側節節抗擊。由於蔣軍北援部隊兵力龐大，密集平推，始終難以形成割裂。
鑑於德惠戰鬥陷入僵局，前線炮彈已斷供，而蔣軍援軍已進至距德惠40餘公里的米沙子、太平橋一線。為避免在蔣軍守軍和援軍的夾擊下陷入危境，林彪果斷下令各部於3月2日向松花江北轉移。二下江南戰鬥就此結束，民主聯軍共殲敵2.5萬餘人，收復縣城6座，重挫新1軍的3個師，迫使杜聿明從南滿、西滿抽兵回援，從而減輕了南滿根據地的壓力。
北滿民主聯軍主力二下江南期間，西滿、東滿軍區也積極向當面蔣軍展開進攻。西滿軍區保1、保2旅於2月24日攻克開魯，殲蔣軍保安部隊1500餘人。東滿軍區部隊對吉林東北老爺嶺一線蔣軍不斷襲擾，鉗制了吉林的蔣軍。
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