连日来，义县守军加强了对城北铁桥、据点的控制，每天有10多人到大凌河北头沟屯活动，担任前方警戒。20日12时，义县城内国民党军出动100多人，到大凌河北前窑抢粮。八师二十三团出动两个连将其击退，国民党军返回城内。同时，驻葛王碑的国民党军暂二十二师1个团，派出骑兵30余人向边墙子、英桃园附近侦察，连日做试探性攻击，被九纵队二十七师击退。此时，锦州的国民党军对解放军突然奔袭行动，十分紧张，一时又搞不清解放军的意图，东北人民全力支援人民解放军作战，将充足的军粮源源不断地运往前线加强了对锦州外围地区守备，21日，暂二十二师已前出到锦州北葛王碑，新八军八十八师也前出到锦州西南英守堡、虹螺蚬，暂五十四师开往高桥，这样使得锦州的守备兵力分散。东总令七、八、九纵队及二纵队五师作好准备，寻机歼其一部。为诱葛王碑暂二十二师北上，驻松林堡的九纵队二十六师，以1个团守松林堡以西之288高地（今双山子），师主力向西移至砖城子（今大定堡），二十五师移至大小叶家屯（今凌海市大、小业堡）、东西曹家屯一带隐蔽，二十七师移至东西石人沟隐蔽。八纵队暂不过大凌河，在三角城子及石山站以北集结，如国民党军暂二十二师向义县前进，则西过大凌河，断其退路，协同九纵队歼灭之。二纵队五师进至义县南开州后，在刘户屯、太平屯、太平屯西沟地区隐蔽集结。七纵队进到闾阳至石山站之间隐蔽集结，准备经新庄子过大凌河，实施侧后迂回。炮纵纵直及一团进入义县以东之岔路沟，二团进入义县北之北砖城子及北山一带，各团开始构筑工事。24日晨，三纵队对义县外围北桥头堡、车站及城西之大块地发起攻击，除桥头堡外，夺了另外两地，歼灭暂二十师二团一营1个连及1个重机排，但此次行动仍未能诱使国民党军暂二十二师北上增援，于是，东总决定以一部兵力，将前出的暂二十二师在锦州北就地歼灭，攻打义县各部队，做好反突围准备的同时，制定方案，准备攻城。
牵制锦西
锦西、兴城、绥中是北宁线上的三个重镇，北接锦州，南连山海关，是北宁线国民党守备的重点地带，特别锦西东侧的葫芦岛港，是东北国民党军的重要的出海口和海上通路，锦西由国民党军五十四军驻守，可随时向锦州方向支援，同时又成为兴城、绥中两地依托，三地相互支援，连成一体，共同守护北宁线。东总决定，在切断北宁线和奔袭义县的同时，以积极的手段，控制三地，箝制锦西守军，削弱该地区的有生力量，为最后夺取三地创造条件。9月8日20时，第二兵团根据东总的总体部署，对三地展开攻势行动，电令冀察热辽军区独立四、六、八师于12日12时前，完成对兴城、绥中的包围部署。由独立八师包围兴城，其两个团围城，1个团配置于东北山防止突围。独立四师包围绥中，以1个团围城，2个团在城西南阻援与防其突围。独立六师担任阻击锦西援兵任务，主力置于兴城西北之大英昌屯、田家屯一带，一部控制砬子山、干柴岭，破击韩家沟一线铁路。炮兵旅进至建昌南梅力营子一线，热东军分区部队4个营及1个支队，向锦西附近活动。
锦西驻有国民党五十四军主力和暂六十二师，其第八师两个团驻防兴城、白庙子、沙后所一线，兴城城内驻1个团。在绥中至前所沿线，原为国民党暂五十师驻防，9月6日换防为暂六十师，师直率一团驻后所，二团驻绥中，三团驻前卫、前所。
12日4时，冀察热辽军区独立六师占领了兴城东北干柴岭、砬子山。13时，国民党五十四军约1个团的兵力从锦西出击，独立六师十六、十七团经激战，俘国民党军80余人，毙伤200余人。独立八师在开进途中与保安队遭遇，俘保安队30余人，接着占领了首山沟78高地，歼国民党军八师二十二团三连1个排。独立四师包围绥中，以两个连攻占荒地，歼国民党军暂六十师六连1个排，俘38人。
当日各独立师完成了包围兴城、绥中的布势。晚上，热东军分区两个独立团向锦西西北寺儿堡发起了进攻，以配合独立师行动。13日，二兵团对围攻部署又作了进一步明确：以独立八师包围兴城，其二十三团主力控制兴城北陈家窝北山（今123高地），二十四团攻击城西刘八斗屯，二十二团控制城东北首山高地，师指在兴城东北4公里的柏家坟。独立四师围绥中，十团控制城西南双台子、沙河站阻援，十一团主力控制城西岳家沟、大石台，以一个营担任城东北之包围。十二团担任西南及东南之包围任务，师指在大石台南之朱家屯。独立六师在兴城北阻击锦西援军，其十六团1个营控制干柴岭、砬子山，1个营破路，团主力集结砬子山、药王庙。十七团在砬子山西之大英昌屯、河东屯、营盘屯集结。十八团集结于四方台、上元台子、下元台子，师指于小英昌屯。
第二兵团的出击行动，一下牵动了锦西守军，对锦西守军造成了威胁。13日10时，锦西国民党军出动铁甲车一列，进至双树堡，另出动1个团的兵力进至兴城东北干柴岭、下达沟（今兴北屯）、白甸子一线，与独立六师激战一日未取得进展。14日拂晓，锦西和兴城国民党军从南北两个方向合攻独立六师、八师，企图打通两地的联系。五十四军八师二十四团及一九八师带榴弹炮2门、山炮数门，向干柴岭、下达沟阵地猛攻。
兴城国民党五十四军八师一部向独立八师首山沟阵地（今117高地）攻击，激战中干柴岭阵地曾一度丢失，最后在独立六师、八师相互配合下，收复了失地，打退了兴城国民党军八师的进攻。当日，东总电令，独立六师、八师要继续控制兴城及以北地区，独立四师继续包围绥中，以此箝制兴城、绥中两地守军，力求歼灭锦西出援的国民党军。
15日拂晓，锦西、兴城国民党军以4个团再次展开进攻，独立六师、八师以5个团的兵力集中顽强阻击，并以1个团监视兴城。11时，独立六师一线阵地被国民党军突破，18时，在独立八师两个团的配合下，向韩家沟西北山及滕家岭北山反击（今123高地），夺回阵地，国民党军退回达子沟、老和台、双树堡，砬子山仍在独立六师守备中。经过3天的战斗，独立六师已伤800余人，独立八师已伤500余人。
为此，第二兵团向东总建议，另派北线南下部队增援。根据战情，为防止在阻击锦西国民党军增援时，兴城、绥中国民党守军乘机突围，东总令四纵队1个师立即南下，协同冀察热辽军区独立师先歼灭兴城、绥中之守军，但四纵队需7天后能全部到达兴城、绥中一线，因此，独立师应继续在兴城以北阻援。同时，加强对兴城的包围，以一部兵力包围沙后所，不做攻击，以吸引锦西、兴城国民党五十四军南下，待分散兵力后，各个击破。
16日16时，锦西国民党军1个营，向砬子山发动进攻，被独立八师击退。另一部进至砬子山南药王庙，18时，独立六师组织两个团进行了反击，收复砬子山以南阵地。此时，根据东总的指示，第二兵团做出南撤部署：独八师1个团先行，于17日拂晓包围沙后所。主力保持与国民党军的接触，17日黄昏后南下。独立六师以1个团与国民党军保持接触，主力于17日撤至旧门地区休整。东总又电令：独立六师，应移向沙后所西北地区休整，三个独立师应迅速前进，包围绥中。17日4时，独立八师1个团按预定计划，包围了沙后所。沙后所位于兴城南，是北宁线上兴城与绥中间的一个重镇。15时，国民党军发觉后，从兴城出动约1个营的兵力南下，与独立八师在白庙子阵地激战至19时，未取得进展便停止了进攻，调来一列火车，将部队接走。夜里，守卫绥中南前卫车站的国民党军西逃，独立四师1个排进占车站，并炸毁狗河铁路大桥。
由于独立六师、八师撤围，锦西守军全力向兴城、绥中方向出击，以解被围态势。18日，国民党暂五十七师一、二团又进入兴城，使城内兵力达1个师。13时，暂五十七师一团向白庙子北山（今铁马山）进攻，与独立八师激战5小时，占194、323高地，双方形成对峙。
19日11时30分，暂五十七师从兴城出动约两个团，乘火车到达白庙子车站下车，一部攻击白庙子北山阵地，一部沿铁路向沙后所前进，其余在沿线铁路上构筑工事，被独立八师击退。而驻守在前卫、前所两地国民党军暂六十师一部，预感形势不妙，退往山海关。
19日6时，四纵队十师隐蔽进至锦西西北江家屯。13时，第二兵团向东总建议：“如撤出兴城，锦西、兴城敌人即联成一片，五十四军力量很集中，我单独一个纵队不易包围与进攻兴城，故提议四纵到后先攻沙后所之敌、绥中之敌，然后相机南下攻取山海关、石门寨，以与关内战场打成一片，这时估计义县也可攻下，即再北返协同南下部队切断锦西与兴城的联系，再实行各个击破五十四军。”鉴于锦西、兴城守军已向白庙子、沙后所前进，兵力分散，东总令四纵队十师即由现地出发，向兴城以南之张马屯、潘家屯（今潘家窝铺）、头台子、二台子、曹屯一带前进，切断国民党军的退路，以达到分割五十四军与歼灭兴城守军之目的，令各独立师严密包围绥中、沙后所，防止守军外逃。
20日，四纵队十师进到兴城东侧地区，为更好地完成截击任务，十师建议，在不影响义县攻城打援的情况下，最好将四纵队十二师南下向十师靠拢。为此，东总电令：四纵队十一师自砖城子，十二师自沈家台南下兴城，策应十师作战。十师、十二师向白庙子前进，控制白庙子至兴城间之铁路与阵地，如白庙子国民党军去沙后所，则向沙后所前进。令热东独立团21日赶到兴城与锦西间进行佯攻，以配合四纵队的行动。
21日，国民党五十四军集中驻在锦西、兴城、白庙子、沙后所一线。四纵队纵直进至旧门，十一师进到松岭门，十二师进至兴城北20公里处的上下柞木沟、高和尚沟一带隐蔽。四纵队请示：“因兴城敌兵力较大，约两个师，暂可不攻城，我目前须歼分散之敌，吸引兴城之敌西援，力求在运动中歼灭敌人，同时为将来主力创造宽阔战场。我意见，我纵即西去歼绥中，前卫、前所一线之敌”。为吸引兴城国民党军继续南下，便于四纵队展开行动东总令，独立八师全部南下，向绥中前进，配合独立四师、六师，歼灭绥中之守军，如暂无把握，待主力到后再攻歼。22日，沙后所守军发现情况不好，弃守外逃，独立八师当即追击至终家屯，在十师配合下，将该部国民党军全歼，独立八师也乘势转向绥中方向。
由于冀察热辽军区3个独立师和热东军分区部队的主动出击，有力牵制了锦西国民党军主力北上增援锦州，通过围点与阻援的有力配合，调动了国民党军，使其兵力分散，为全歼各要点创造了有利的条件。