1948年10月15日攻克錦州，20日遼西會戰打響，25日4時鐘偉接到總部轉來中央軍委急電:"建議以十二縱及硯個獨立師山鍾偉指揮，由四平以北上車，趕於二十四日以前全部運抵清原，以急行軍開至鞍山、海城，堵塞敵向營口退路。"
遼瀋戰役，野戰軍主力南下北寧線，鍾偉率12縱南下作戰，11個獨立師圍困長春。這時，為防長春之敵南逃，四平至清原鐵路全被破壞，鍾偉即揮軍沿中長路南下，3天3夜行程320多公里，28日下午抵達開原，又接到總部電令:"十二縱以一個師圍殲鐵嶺之敵，主力即向巨流河前進，堅決堵截廖兵團同瀋陽的退路。"
30日清晨，刀子樣凜冽的北風中，鍾偉沿巨流河東的遼河勘察地形水情。河寬百餘米，深2到3米，無任何船隻，只有一條鐵路橋可以通過。可用火力封鎖，必要時也可炸燬，1個師的兵力足夠了。
當即向總部報告，留1個獨立師扼守巨流河，主力渡渾河搶佔瀋陽南面的蘇家屯。
錦州戰役，那是按部就班，軍令如山。攻堅的，打援的，一切統一步調，不得有誤。遼西會戰，用林彪的話講就是"打亂仗"了，動輒"前電作廢"，經常連他都不知道縱隊的位置，幾乎全靠前線各級指揮員臨機處置，獨斷專行。
包括捉到的俘虜，鍾偉綜合各方情報判斷，瀋陽敵人還未大批外逃，但這種緊迫性顯然更強了。奔去鞍山、海城已來不及了，而且包圍圈太大，兵力不足，難以堵截敵人南逃。現在最好的辦法，就是逼近瀋陽，並伺機發動攻擊，粘住敵人，待主力到來。
有人覺得置軍委和總部命令於不顧，不妥。
鍾偉說：我是司令，我負全責。
30日10時，鍾偉命令12縱34師、35師搶渡渾河，向蘇家屯攻擊前進。為防萬一，命令36師進佔瀋陽機場待命，或增援巨流河獨立師，或支援上力戰鬥，兩頭策應。
蘇家屯距瀋陽15餘公里，如此寬大地帶，敵人仍可到處突圍。鍾偉一邊給總部發報請示，一邊命令36師沿渾河北岸向瀋陽逼近，又令南滿3個獨立師從東面進逼瀋陽，34師、35師則於31日拂曉，從蘇家屯沿鐵路線向瀋陽攻進。
渾河鐵路橋南的小郭莊，為瀋陽城南門戶，駐守207師1個團，陣地前壕溝、鐵絲網縱橫交錯，碉堡三五成群。還有30多個"鋼帽堡"。這"鋼帽堡"用3釐米厚的鋼板焊接，下面還有4個輪子，人力推動，裝甲車似的，裡面1個班兵力，配備兩挺機槍，還真不大好對付。
35師攻擊受阻，有人建議停止攻擊，待總部來電指示再說。
鍾偉在回憶錄《雷霆萬鈞克瀋陽》中寫道：
我認為戰爭形勢的發展是千變萬化的，任何指揮員絕不能只會死板地執行命令，而應該努力領會上級命令的精神，根據戰場上的實際情況，靈活機動地去貫徹上級的意圖。
有老人說，鍾偉當時就是那句話：我是司令，我負全責。
一些老人說，當時瀋陽有10來萬敵人，鍾偉也知道不可能將其攻克，他就是想抓住、拖住敵人，待遼西主力趕到後聚而殲之。但他絕不會蠻幹。那時渾河結冰了，晚上更冷，拂曉時分，敵人在工事和"鋼帽堡"裡快凍僵了。這時，火炮調上來了，12個山野炮連，6個迫擊炮連，還有各連的六O炮，炮彈猛砸l個小時，步兵上去就把小郭莊拿下來了。
過了渾河鐵路橋，就是瀋陽敵人的防禦中心鐵西區，守軍是207師。207師是蔣介石的嫡系部隊，全美械裝備，曾遠征緬甸。207師又稱青年軍，文化普遍較高，有錢人家子弟較多，對付共產黨的勁頭，也就跟一般部隊不大一樣。實際上，攻克瀋陽這座東北最大的城市，也就207師垂死掙扎地為國民黨賣了一陣命。
打退敵人幾次反撲，鍾偉並未下令跟蹤追擊。鐵西區是著名的工業區，高樓林立，街壘層層，還有100多個"鋼帽堡"。12縱又剛升主力不久、缺乏攻堅經驗。鍾偉指示每條街道用1個營的兵力，分散成班和戰鬥小組，沿街道搜索前進，遇到街壘和堅固據點，從兩側穿牆鑿壁，迂迴攻擊。師團所屬炮兵跟隨前進，攻打據點，首先炮擊。
11月1日下午4時，12縱拿下鐵西區後，在遼西殲滅了廖耀湘兵團的野戰軍主力，陸續趕到。有的跑進瀋陽放了幾槍，有的連槍也沒放，跑進城去就行了。
11月1日9點至下午4點，經過7小時的激戰,我軍攻佔鐵西區，敵王牌軍207師(缺裝甲團)被殲滅，12縱俘敵師長以下官兵13000餘人，繳獲美製100毫米重型榴彈炮9門及大批槍支彈藥。
這裡還有一個小插曲。
當鍾偉決定打瀋陽時，一個師的師長仗著和林彪是老關係，不聽指揮，使兵力嚴重不足。正好這時，第2縱隊第5師13團路過。5師是鍾偉的老部隊。鍾偉把團長張峰攔住:"你們去哪兒?"張峰答："奉命向營口方向追擊。"鍾偉毫不客氣地說:"我獨立2師已經佔領營口，你們不要去了，留下來和我們一起打小郭莊。"
決策果然棋高一著。
當鍾偉率部攻進瀋陽時，瀋陽之敵大部尚未撤離。而廖耀湘兵團在遠離巨流河的胡家窩棚等地被兄弟部隊殲滅。12縱孤軍深入瀋陽，搶住了敵人，為我軍主力趕到圍殲瀋陽之敵創造了先決條件。
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