此時，傅作義對用何種和平方式解決問題仍遲疑不決，顧慮重重。他既不答複共產黨、解放軍方麵提出的原則性意見，也不執行他自己提出的整編方案。
為此，中共中央軍委電令東北野戰軍，要求他們刻不容緩地解放塘沽、天津，切斷蔣軍撤逃之路，把北平城完全孤立起來。
接到軍委的電報後，林彪、羅榮桓、劉亞樓立即進行研究部署。他們從戰場實情出發，提出改變原定攻取塘沽的計劃，建議首先集中兵力包圍天津，進行攻打天津的準備。這一建議得到了軍委和毛澤東的同意。
於是，劉亞樓率領5個縱隊共34萬餘人，轉兵包圍天津，揭開了攻打天津的序幕。天津是華北最大的工商業城市和水陸交通樞紐，它與上海、武漢、廣州合稱中國四大商埠。由於東臨渤海，加之河流縱橫，整個地勢低窪，地形複雜，不利於大兵團作戰。市區東西窄、南北長，北麵、西麵較高，城南地形開闊。南、北兩麵都有高大堅固的建築物，東、西兩麵多為墳地。城的中心地帶有中原公司、海光寺等高大建築物。這些難以改變的條件，使天津成為一個易守難攻的城市。
為了防守這一戰略要地，國民黨軍統帥部早在1947年初就督令天津軍政方麵構築永久工事，以防不測。
天津市長杜建時和62軍軍長兼天津警備司令林偉儔、11戰區司令部駐天津指揮所高級參謀夏蕃等開會研究，決定環繞市區修建城防工事。為了利用天津河流多的自然條件，他們劃定南北長25裏、東西寬10裏，周圍共84裏一條蜂腰形的城防線。原本想將西邊防線向西推出3裏，以增大蜂腰處的防禦縱深，但考慮到西麵墳墓密集，如在墳區挖護城河、修碉堡，惟恐引起公憤，於是把城防西線仍劃在西頭監獄附近。
計劃在城防線上構築高4米、寬2米的一道土牆。牆外麵挖一條寬10米、深3米的護城河，由內牆頂到河底高達7米。在三元村附近將南運河與護城河溝通，放南運河水進入護城河，並可在趙各莊、陳塘莊附近堵塞護城河通入海河，使西南郊區變成一片汪洋。
除護城河之外，城防工事還包括：以防禦步兵進攻為標準構築碉堡，重點方向每隔30米設一座，其他方向每隔50米設一座，共設大碉堡1000多個。每隔三四個碉堡裝部電話，大碉堡足夠一班兵力駐用。護城河內牆各大碉堡之間有交通壕、馬路及散兵坑掩蔽部相連，便於人員、彈藥、糧食等補給；環城圍繞一道鐵絲網，重點地段設有電網；城防四麵隻留8個門，設崗把守，檢查行人和車輛，入夜後關門。
整個工程預計用9個月時間完成，4月初開工，年底竣工。
為了實施這一計劃，成立了以11戰區副司令上官雲相為主任、以杜建時等人為副主任的“天津城防構築委員會”，其下設構築、財務、監察等專門委員會。由天津市工務局負責測量城防線，確定城防工程各種圖紙，分段投標雇工承包工程。由財政局向天津金融界、工商界、富紳等募集城防捐，最後籌集法幣總額約800億元。
至1947年底，城防工程基本完成，共用法幣600多億元。但是，杜建時等人在籌劃構築天津環城防禦工事時，根本未想到天津會被圍而成為一個孤立據點作戰，總以為將來會作為主力作戰的後方，用一部分兵力防守就足夠了。所以，城防工事是以1個軍9個團的兵力配置位置而進行構築的。
“華北剿總”成立後，傅作義注意到天津在戰略上的重要性，決定派一員幹將坐鎮天津，於是想起在蘭州任第8補給區司令的陳長捷。在傅的力邀保薦之下，蔣介石批準陳長捷出任天津市警備司令。
傅、陳是保定軍校同期同學，並在山西閻錫山的軍隊中多年相處，有濃厚的私人情誼。在以往作戰中，陳長捷是以驃悍善戰見稱的，尤其在抗戰初期的忻口戰役中表現突出。
1948年6月初，陳長捷到職後，首先成立以他為首的陣地偵查小組，每天都親自帶領幕僚前往市郊詳密察看地形和巡視城防工事。經一周調查了解，他認為天津已有的城防工事，範圍太小，基礎脆弱，目標顯露，沒有重點。由他主持，製定了新的城防工事構築計劃及圖式表格，並仿效閻錫山在太原設防的樣式，保留明碉棄而不用，大量修築水泥暗堡。
根據陳長捷的城防工事構築計劃，在天津外圍灰堆、宜興埠、舊營盤、西營門外等地設置據點；西麵由西營門經八裏台到跑馬場，北麵由丁字沽經北火車站至東局子，確定為主陣地帶；在城周圍約90裏的防線上構成10至20裏的縱深陣地帶，以各種明碉暗堡群為主體，深溝高壘；每個碉堡設置鐵絲網3道，並以交通壕連接，壕內築有掩體和射擊位置，配備長短火力相互支援，形成密集交叉火力網；在城防陣地前層層埋設地雷，構成幾十米寬的地雷帶；將西營門內的居民遷走，並在院內屋裏布置地雷、掛雷、炸彈、汽油，要能及時引爆，形成死亡區。
為了迅速完成這一加固城防工事的計劃，陳長捷想出了分區招標承建的辦法。劃分出西南、西北、東南、東北四個施工區，各區由警備司令部派人負責監督。
當月，施工全麵展開。三個月過後，增修的工事基本完成，使天津城防體係更加完善、工事更加堅固。
陳長捷視察了城防工事後，臉上浮現出得意而輕蔑的笑容。得意與輕蔑攪和在一起，竟使這位司令感到渾身輕飄飄。
他在軍官會議上挺著胸脯說：“這樣堅強的設堡陣地，充足的彈藥器材，比起傅作義當年僅僅一師守著涿州城，不知優越到多少倍。涿州的防守3個月，創造戰史上的偉跡，我們現在傅總司令的指揮下，也必能堅持勝利。”