根據上述指示，華北軍區第2、第3兵團以防止新保安、張家口之敵向東、向西突圍為重點，構築多道阻擊陣地，待命攻擊；東北野戰軍主力克服疲勞、寒冷等困難，向北平、天津、唐山、塘沽等地急進。傅作義發現人民解放軍驟然逼近平、津，已陷入欲逃不能、欲守亦難的困境，於是匆忙放棄南口、涿縣、盧溝橋、通縣及唐山、蘆台、廊坊等地，向北平、天津、塘沽收縮兵力。將第62軍（欠1個師）、第86軍由豐台、蘆台開往天津，將第87軍由唐山開往塘沽，並將北平和天津、塘沽劃為兩個防區，實行分區防禦。至12月15日，東北野戰軍先遣兵團指揮第41、第42、第48軍占領南口、豐台、盧溝橋，從北麵和西南麵包圍了北平；東北野戰軍第1兵團司令員蕭勁光、政治委員蕭華指揮第40、第43、第47軍及華北軍區第7縱隊占領通縣、采育鎮、廊坊及黃村（今大興），從東北麵和東南麵包圍了北平，17日又攻占南苑飛機場。至20日，東北野戰軍第46、第45、第44軍占領唐山、軍糧城、鹹水沽、楊柳青、楊村等地，切斷了天津、塘沽間的聯係；東北野戰軍第38、第39、第49軍及特種兵部隊正由寶坻、漢沽、山海關向平津疾進。
至此，人民解放軍已將傅作義集團全部分割包圍於張家口、新保安、北平、天津、塘沽等地，封閉了其西逃和南逃的一切道路，使其由“驚弓之鳥”變成了“籠中之鳥”，為戰役的勝利奠定了基礎。
殲滅新保安、張家口、天津守軍，使北平守軍陷入絕境。12月21日，華北軍區第2兵團第3、第4、第8縱隊共9個旅發起新保安戰役，當日掃清外圍據點。22日晨開始攻城，經9小時激戰，全殲第35軍軍部和2個師以及保安部隊共1.6萬人。
中共中央軍委估計到在攻擊新保安之後，張家口的國民黨軍可能向西突圍，同時考慮到華北軍區第3兵團在兵力上與張家口守軍相比不占優勢，遂令東北野戰軍第41軍於攻擊新保安之前，由南口西進，歸華北軍區第3兵團指揮，加強對張家口的包圍。12月23日拂曉，張家口國民黨軍果然全力向北突圍。華北軍區第3兵團指揮所屬第1、第2、第6縱隊及東北野戰軍第41軍共11個旅（師），在北嶽、內蒙古軍區部隊配合下，冒風雪嚴寒，展開堵擊和追擊，當晚解放張家口。戰至24日16時，僅以900人的傷亡，將逃跑的國民黨軍第11兵團部、第105軍等部共7個師（旅）5.4萬人殲滅於張家口東北西甸子、朝天窪一帶，僅第11兵團司令官孫蘭峰率少數騎兵逃脫。
在津、塘方向，中共中央軍委原計劃先攻塘沽，後打天津。後前線指揮員報告，塘沽東麵靠海，其他三麵為水渠鹽池，不能對敵形成包圍，也不便大部隊展開。同時判斷北平、天津國民黨軍有突圍的可能，因此，建議以少數兵力監視塘沽，集中兵力先打天津。12月29日，中共中央軍委批準了東北野戰軍的作戰計劃，並命令第41軍迅速歸建；華北軍區第2、第3兵團全部由平綏鐵路沿線東調，協同東北野戰軍嚴密包圍北平。
天津市有200萬人口，東距塘沽50公裏，西距北平120公裏，是華北最大的工商業城市，戰略地位十分重要。市區狹長，有海河經市區流入渤海，國民黨軍長期設防，工事堅固。天津警備司令陳長捷指揮第62軍（欠1個師）、第86軍等部10個師及非正規軍共13萬人，附山炮、野炮、榴彈炮60餘門，企圖憑恃“大天津堡壘化”的防禦體係，進行固守。