国民党在接收东北情势不利，被迫撤退行营之后，一方面在外交上继续与苏联交涉，并取得些微进展，接收了若干省市的行政权；另一方面尝试以武力打入辽西走廊，为未来的武力进军预作部署。10月间，国民党第13军、52军在美军运输和掩护下，于秦皇岛登陆，迫近山海关。蒋介石命令杜聿明首先占领山海关，以控制出关交通线。中共认为，如能将山海关控制在手，在苏联不许国民党军于东北各港登陆的情况下，即可将国民党军拒于东北之外，而由中共独占东北。因此，中共中央多次指示东北局，改变过去分散发展的方针，守住东北门户，争取时间，“竭尽全力霸占东北，万一不成，亦造成对抗力量，以利将来谈判”。国共在东北的武装冲突因此而不可避免。
国民党第13军、52军共7万余人，均为美械装备，而中共防守山海关的部队只有6个团1万余人，无论人数与武器装备均远不如国民党军。杜聿明令2个师对山海关进行正面攻击，2个师迂回攻击山海关侧背，2个师为预备兵团，自11月15日上午起，首先向山海关侧翼九门口和义院口攻击并占领之；次日，又向山海关正面发起攻击。中共部队经过一天的抵抗，无力支持，当晚撤离阵地。杜聿明随即下令国民党军沿铁路和公路快速向前推进，19日占领绥中，22日占领兴城、锦西与葫芦岛，26日占领锦州。受命指挥东北部队的林彪认为，部队疲惫涣散，战斗力甚弱，不宜与国民党军硬拼，因此并未部署坚守，而是率主力退往辽西。此时正值国民党撤退东北行营，苏联出于外交战略之考虑，对中共在东北的活动有所限制，中共“霸占东北”的战略无法实现，中共中央同意林彪的部署，并在28日电告东北局：“我主力初到，且甚疲劳，不能进行决战……又东北问题已引起中、美、苏严重的外交纠纷，苏联由于条约限制，长春铁路沿线各大城市将交蒋介石接收，我企图独占东北，无此可能……目前你们应以控制长春路以外之中小城市、次要铁路及广大乡村为工作重心。”