當廖耀湘兵團在遼西被圍之時，東北的大局已定，距全部被解放已經為時不遠，衛立煌所困守的孤城沈陽已經處在風雨飄搖之中。此時的東北，誠如蔣介石在10月26日的日記中所寫：“東北全軍，似將陷於墨盡之命運。寸中焦慮，誠不知所止矣！”
這時沈陽地區的國民黨軍隊大部分都已編入廖耀湘的西進兵團，開赴遼西，即將被我東北野戰軍所消滅。守衛沈陽的主力部隊就隻有一個周福成的第八兵團，但這個兵團所屬的主力部隊也就隻有一個仍然由周福成兼任軍長的五十三軍，總兵力有4萬多人。五十三軍是東北軍張學良的舊部，軍中的軍官基本上都是東北人，所以對於衛立煌原來交給他們的守衛沈陽的任務還是比較盡心的。
10月27日，衛立煌從空軍在空中所見情況的報告中，知道廖耀湘兵團肯定已經完蛋。第二天，從遼西戰場上僥幸逃出來的新一軍軍長潘裕昆和新三軍軍長龍天武逃回了沈陽，帶回了廖耀湘兵團被殲的最詳細情況。衛立煌這時除了再次重複他已說過多次的“我早就向委員長說過，一出遼西走廊就會全軍覆沒，他不相信。我劃個十字，他也不信。現在你們看，我不是說中了嗎”之外，考慮的隻有一件事，就是盡快飛離沈陽。他知道，東野大軍隻要在遼西戰場上稍微抽得出部隊，就會很快將進攻的目標指向沈陽。
不錯，當我軍圍殲廖耀湘兵團之後，東野的一縱、二縱和十二縱就已經在林彪的命令之下向沈陽急進。一縱是在10月28日接到命令的，二縱是在10月31日接到命令的，十二縱是在10月29日接到命令的。為了趕上東北的最後一仗，他們都用最快速度跑步行軍，連渡河都是不脫衣服涉水而過。要知道，10月底的東北大地，河裏都已經開始結冰了。
國民黨軍隊在東北戰場上這時還有一個重要的指揮官，就是剛從徐州被蔣介石調到東北的杜聿明。由於他和衛立煌之間的關係不好協調，所以他經常是以東北“剿總”副總司令兼冀熱遼邊區司令官的名義住在葫蘆島，把主要目標放在指揮侯鏡如兵團向東進攻，解救廖耀湘兵團。侯鏡如兵團對這一任務十分消極，加之有我東野第二兵團的堅決阻擊，所以一直也沒有什麼進展。當得知廖耀湘兵團被圍之後，杜聿明明白，他隻能想法收拾殘局了。10月27日，蔣介石派飛機把杜聿明接到北平，要他組織海上運輸力量將葫蘆島的部隊運到營口，策應廖耀湘兵團從營口撤出。杜聿明認為這根本就不可能，拒絕接受這一命令。蔣介石又要杜聿明去沈陽，讓周福成死守沈陽。杜聿明在當天就飛到沈陽，和衛立煌商議守沈陽問題。衛立煌認為別無辦法，隻有讓周福成死守，而周福成又願意守沈陽。至於能否守住，大家心裏都明白，隻是不明言而已，反正衛立煌已經做好離開沈陽的準備。
10月30日，蔣介石又派杜聿明到沈陽去督促防務。杜聿明的飛機還未飛到沈陽上空，就兩次接到空軍電話，說沈陽機場秩序已經混亂，飛機已無法降落，要他回葫蘆島。杜聿明估計沈陽很快就會失守，必須向蔣介石請示，就直接飛到北平，在機場見到蔣介石，向蔣報告了在空中所見到的沈陽城中的混亂情況，並建議把衛立煌接出來。蔣介石在當時為顧全國民黨的麵子（因為至1948年10月底為止，國民黨軍政大員中，還沒有一個上將總司令被俘），隻得勉強同意。可是，這天下午，當衛立煌從沈陽城內的一個小機場逃到了葫蘆島之後，蔣介石竟罵衛立煌是臨陣脫逃。當沈陽被我東野攻克之後，蔣介石甚至下了這樣的命令：“東北‘剿總’總司令衛立煌遲疑不決，坐失軍機，致失重鎮，著即撤職查辦。”對於蔣介石的這一決定，當時包括杜聿明在內的許多國民黨高級官員都深感寒心。