杜聿明聽到逃回來的參謀報告的情況，氣得臉色鐵青，心中暗想“蘇聯人真敢開國際玩笑”。巴貝安慰說：“蘇聯人從來就不講信用，杜將軍不必生氣，有強大的美國作後盾，你可以指揮軍隊打進去！”11月5日，杜聿明飛抵重慶向蔣介石彙報了營口之行的情況，蔣在大罵蘇聯人一番之後，對杜聿明說：“一定要打進東北！光亭，你有把握率國軍武力接收東北嗎？”杜聿明回答：“給我10個軍，我一定將東北共軍全部消滅，恢複東北主權。”蔣介石說：“10個軍調不出，你先帶2個軍從山海關打進去。”蔣介石說了又感到沒把握，要杜聿明“去軍令部同他們研究一個方案再說”。杜聿明立即去了軍令部，那些高參聽說用2個軍進攻山海關紛紛搖頭。他們根據情況判斷，山海關附近有共軍10萬人。杜聿明向他們介紹情況說，我剛從秦皇島來，據我偵察共軍隻有5萬人。其實，當時山海關隻有八路軍李運昌部約3萬人。杜聿明說：“我看用2個軍進攻山海關沒多大問題，不過，必須增加後續部隊，否則無法向東北腹地挺進。”軍令部官員對杜聿明的意見未置可否，讓他再去請示蔣介石。而蔣權衡再三，確實抽不出更多的兵力，於是表示：“先將天津以東劃歸東北行營作戰境地，你先指揮第十三、第五十二和第九十四軍打下山海關再說。”
杜聿明得到蔣介石的命令後便飛往北平，剛下飛機又接到何應欽的電報，令其率第十三、第五十二、第九十四軍先向熱河進攻，收複承德。杜聿明不予理睬，決定執行蔣介石的指示攻打山海關。
蔣軍進攻山海關的戰役最早在10月25日打響，也可以說是東北解放戰爭的第一槍；但還不能純粹算是中國內戰，因為前麵幾次戰鬥都有美國大兵參加，規模不大，雙方都沒有放手大打。最典型的是10月28日的戰鬥，上午9時，幾個美國兵開著一輛吉普車，後麵跟著幾百名蔣軍，成四路縱隊向山海關前進，行至西羅城大石河附近，與八路軍山海關守軍遭遇。美國人說要視察山海關，八路軍說美國人可以過來，後麵的蔣軍必須回去；可美國大兵端著湯姆槍，蠻橫地堅持要蔣軍一起去。八路軍抗議：“山海關是我們從日寇手中解放的，你們沒有權力派兵來。”雙方爭執半個小時，美國兵爬上吉普車開著硬往前闖，結果交火了。戰鬥的時間不長，當硝煙散去後一看，蔣軍早就跑得無影無蹤，吉普車側翻在地，五個美國兵一死兩傷，其餘兩人舉著湯姆槍投降。
因為這次戰鬥是涉外事件，指揮戰鬥的八路軍團長張智魁以為“闖了大禍”，立即將情況上報遼西軍區，軍區也不知所措，經詢問詳情後，逐級上報。從清朝鴉片戰爭以來的中國曆史表明，打死了洋人就意味著一次涉外戰爭，中國免不了賠禮道歉、割地賠款，直到嚴懲肇事者以息洋人之怒。可是這次，張團長和他的部下，不僅沒有受到“嚴懲”，反而受到中共中央的表揚，延安電台向美國政府提出嚴重抗議，占領秦皇島的美軍最後被迫承認錯誤，才準許領回俘虜和屍體。經過這次事件之後，中國人大長了誌氣，“恐洋症”沒有了。美國人受到了教訓，再沒有膽量冒這種風險，其後的戰鬥，美國人隻派飛機支援，再無地麵部隊參與。這種對山海關試探性的進攻，到11月8日杜聿明抵秦皇島時，逐步演化為頗具規模的攻勢。
再說林彪，他已有7年沒打過仗了，此時雖當上東北人民自治軍總司令，可隨他南下的參謀、警衛僅有十幾人，可以說幾乎是光杆司令。他坐在南下的火車上閉目沉思，當杜聿明對山海關的試探性進攻接連受挫時，他判斷蔣軍在秦皇島的第十三軍和第五十二軍戰鬥力並不強，想利用從山東來的黃克誠和梁興初兩支部隊，來共同擊破蔣軍對山海關的進攻。11月13日夜，林彪致電中央軍委和黃、梁：“黃師、梁師應即自現地出發，向義院口、駐操營前進，向敵之左背進攻，務須消滅其一部遲滯其前進。黃梁兩師在戰鬥中統一為黃指揮。為執行上項任務，故該兩師暫勿向錦、義前進。”