根據中央軍委和平津前線司令部的命令，劉亞樓在1949年1月14日上午9時20分向各部隊下達了攻城命令。
那時的東北野戰軍可不是當年剛出關時的裝備了。在東北解放戰爭中，他們不僅繳獲了“運輸大隊長”蔣介石送上的大批美式裝備，還建立了自己的軍事工業。那時東野主力部隊的武器裝備不僅在當時人民解放軍中是最強的，就是和一般的國民黨軍隊相比，也毫不遜色。東野六縱司令員洪學智在談到他那時的部隊時，是這樣描述的：
我縱原來的建製是3個步兵師，1個炮兵團。軍委和總部又撥給我們1個步兵師（獨立第六師）。與此同時，還補入大批翻身農民和解放戰士。……組織整頓後，每個步兵連190餘人，步兵團3200～3500人，師有13400～13900人，全縱隊共有63000多人，編製滿員超員，兵強馬壯，成了名副其實的“大軍”。
部隊的裝備也進行了調整，每個步兵連有機槍9挺，正副班長及戰鬥組長裝備衝鋒槍；每個步兵團，除原有的迫擊炮外，又增加了3～5門九二步兵炮；師炮兵營則增加了3～5門化學迫擊炮或重迫擊炮；縱隊炮兵團補充了大口徑榴彈炮。舊式武器也都換成了新的，步兵大多換成了三〇步槍，其他裝備也有改善。
我們縱隊把繳獲的物資彈藥拉了五六十個車皮，除了縱隊的野炮團外，東野總部又配屬了兩個炮團歸我縱使用。眾多的汽車和由幾匹騾馬拉的炮車，在公路上一擺七八公裏，十分威武。
單個縱隊是如此，從整個野戰軍來講，就在從東北向關內的開進途中，中央軍委於1948年12月9日發布命令，決定將東野原來的炮兵司令部和炮兵縱隊合並和擴大，改組為特種兵司令部，其下轄有炮兵第一指揮所、炮兵第二指揮所、戰車指揮所、高炮指揮所和工兵指揮所，以上各建製單位除了工兵指揮所是兩個團之外，都是三個團，此外還有一個直屬迫擊炮團。這就是說，我軍不僅有了自己的炮兵師，還有了坦克師（當時一般把坦克和裝甲車都叫作戰車），有了自己的高射炮部隊。為了加強對特種兵的領導，林彪和羅榮桓將原一兵團政委蕭華調任特種兵司令員，原東野後勤部司令員鍾赤兵調任政治委員。原來炮兵司令部和炮兵縱隊的負責人蘇進、賈陶、匡裕民任副司令員，邱創成任副政委。這次攻天津，特種兵就一下子出動了炮兵、裝甲兵和工兵共12個團。西麵攻擊方向是第一主攻方向，炮兵由蘇進統一指揮；東麵攻擊方向為第二主攻方向，炮兵由邱創成統一指揮。
由於我軍當時有了如此好的裝備，所以，當劉亞樓的一聲令下之後，我軍強大的炮兵火力就按事先安排好的縱深配置向敵人一齊開火。單是我特種兵所出動的就有538門各種大炮（包括榴彈炮、加農炮、野炮、山炮和重迫擊炮）的炮彈向天津城內敵人的工事飛去。如果加上各個縱隊的炮兵，我軍的炮群就更為強大。僅以西線為例，就集中了密度空前的各種火炮1230多門，如果以突破正麵為1500米計，幾乎每一米都有一門60毫米以上的火炮。而整個天津守軍的各種大炮隻有50多門，隻及我特種司令部出動的火炮的十分之一。我軍的炮彈準備也相當充分，因為單是在遼沈戰役的戰場上，我軍繳獲的各種炮彈就有四十多萬發。所以說，在火力上我軍對敵人是占有著絕對的強大優勢。第一輪射擊是炮兵的“破壞射擊”，對各個預定目標總共打了一個半小時，將我東西兩路突擊部隊前方的敵人防禦牆和城牆都炸開了豁口，並將豁口附近的碉堡和其他工事大部摧毀。上午11時，又開始了第二輪“壓製射擊”，將敵人前沿陣地上的火力完全壓了下去，使護城河後麵的敵人前沿陣地陷於癱瘓。我突擊部隊在一片炮聲之中順利地突入了天津城。步兵連隊突破以後，就在有關部位豎起紅旗，引導炮兵對前麵的敵人陣地實施“延伸射擊”。一部分炮兵連隊就這樣跟在步兵連隊的後麵擔任支援火力，一直打到了市中心。
這種炮兵和步兵緊密配合的攻城戰，在當時我軍的戰史上還是第一次，取得了很好的效果。
城西攻城部隊在一縱司令員李天佑的指揮下是從上午10時開始進攻的。當上萬發炮彈落在敵人的陣地上以後，一座座明碉暗堡被炸翻，一道道鹿砦和鐵絲網被掀掉，一處處護城河河岸被炸塌，一處處防禦牆和城牆被炸開了豁口。這時，敵人也進行了還擊，還有兩架敵機前來助戰。但是。敵人未曾想到在我們的陣地上還有高射炮，於是，兩架毫無防備的敵機都被打了下來。接著，我們的坦克迎著炮火，跨越彈坑，衝向敵人陣地；工兵進行爆破，進行排雷。步兵的各支主攻部隊的尖刀連跳出了戰壕，有如一群群下山的猛虎，向敵人撲了過去。這裏的守敵，是六十二軍六十七師。
尖刀連的首要任務是渡過敵人的主要防禦工事護城河。第一個衝到護城河邊的尖刀連是一縱二師四團的“紅三連”，在爆破手排除了障礙之後，架橋排跳進了冰冷的河水，架起了渡河的蘆葦橋。然後，向被我軍炮兵轟開的城牆口衝了上去。上午10時50分，英雄旗手王玉龍首先將紅旗插上了天津城頭。敵人立即向“紅三連”進行了瘋狂的反撲，雙方在城頭上展開了肉搏戰。這時，後續部隊衝了上來，把敵人壓了下去。但是，“紅三連”在這場拚殺中傷亡過半，連長史德宏壯烈犧牲。