在各路攻城大軍中，一縱最早攻到天津的國民黨守軍司令部，即陳長捷的天津警備司令部。一縱為了順利拿下警備司令部，特地對部隊作了安排。一師的任務是攻克核心區，活捉陳長捷；二師的任務是進占勝利橋地區，保障一師的左翼；獨立十師的任務是直插南開大學，保障一師的右翼；三師和六縱的十七師則要配合一師攻打警備司令部的外圍據點。
一縱一師師長江擁輝親自指揮配有坦克的一師一團直取警備司令部，三團攻打警備司令部西南屏障海光寺，二團攻打其西南據點耀華中學（今天津十六中）。15日的拂曉，一團團長劉海清在地下黨派來的4位工人同誌的指引下，先是解決了警備司令部旁邊的中原公司守軍，然後就率領著指戰員向敵人的司令部大樓發起了攻擊。當指戰員逐步消滅了大樓兩側的火力點，衝入大樓之後，同敵人展開了逐屋的爭奪戰。自己知道已經無力抵抗的警備司令部特務營沒有作頑強的抵抗，就放下了武器。我一團二營六連在大樓裏從樓下衝到樓上，又從樓上衝到地下室。副排長邢春福和幾個戰士在一個地下室裏先俘虜了二十幾個敵軍參謀人員，然後在當年日本占領軍在這裏修造的日本神社“忠烈祠”的地下室裏俘虜了7名高級軍官，其中，就有陳長捷和他的中將副司令秋宗鼎、少將高參楊威，蔣介石從南京派來的視察官程子踐。他們和被俘的警備司令部其他官兵約1000人，全部被集中到了院子裏，來了一個“全線投降”。這時，二營副營長朱清緒從俘虜中找出了敵人的電話員和電報員，讓他們盡可能檢查設備，接通線路，然後要陳長捷給當時可能聯係上的各個下屬部隊下達投降命令，陳長捷隻得同意。於是，在我軍戰士的槍口之下，陳長捷給所屬部隊下了他最後的一道命令。
當邢春福等將陳長捷押出警備司令部大樓時，是15日下午1時30分。
陳長捷很快被押到了一縱一師的臨時指揮所。當李天佑司令員和梁必業政委來到一師時，一師向他們報告說陳長捷已被押了下來。李天佑對梁必業說：“我和陳長捷還有過一麵之交，我們先去看看。”原來，1938年夏天山西的抗日戰場上，在晉西南的午城鎮戰鬥之前，當時擔任我八路軍六八五團團長的李天佑與六八六團團長楊得誌為了與國民黨軍隊配合作戰的問題，曾經請當時擔任晉軍六十一軍軍長的陳長捷在楊得誌的團部吃過一次飯。李天佑問陳長捷：“你還認識我嗎？”陳長捷沒有作答複，可能是不認識了。李天佑再問：“你為什麼不命令部隊繳械投降？”陳長捷說話了，而且是一句真話：“我從早上四五點鍾就和各個部隊聯係，但聯係不上了。”
不過，他與北平的電話聯係是當時較為先進的無線電話，所以他一直在與北平的華北“剿總”總部參謀長李世傑聯係，要求傅作義想法援救他。李世傑總是按傅作義的交代表態，總是要他設法恢複失地，堅守到底。傅作義所以自己在與解放軍進行和平談判的同時，卻又要陳長捷堅守到底，其實完全是為了在自己的談判中用尚能堅守的天津來為自己增加一些籌碼。而陳長捷在完全忠於傅作義的原則之下，也就頑抗到底而當了俘虜。正因為如此，在1月14日這天晚上，傅作義是一夜未眠，一直在收聽天津戰況的報告。15日早上7時左右，陳長捷和傅作義本人直接通話，當傅作義知道了天津城防已完全被解放軍突破，天津即將被解放軍所攻占時，他才向陳長捷說了一句：“可以接洽和平吧！”可是，這時已完全是大勢已去，為時晚矣。當陳長捷和傅作義通話尚未結束之時，我軍已經衝入了陳長捷所在的地下室。陳長捷這時正拿著話筒在說“解放軍離我不遠了，正和警衛部隊激戰中”，最後半句話是“他們進來啦……”這最後的話，傅作義應當是聽得清清楚楚的。
最先打到天津市政府的，是九縱二十七師的部隊。那裏的警衛部隊是一個手槍連。經過喊話，手槍連一槍未放，繳械投降。在樓上的天津市長杜建時在手槍連投降後，自己走出來向我軍自首。
與此同時，一縱三師七團攻入了法租界，經過激烈的戰鬥，攻占了設在小白樓中的國民黨八十六軍軍部，八十六軍軍長劉雲瀚和六十二軍軍長林偉儔都在那裏（林偉儔到陳長捷那裏開完會之後，金湯橋地區已被我軍占領，他已無法回到自己的部隊，就隻好來到了八十六軍的軍部），他們二人也就在那裏一起當了俘虜。
天津攻城戰的結束時間，是15日下午3時。敵人的13萬守軍被我全殲，我軍的總傷亡隻有兩萬人左右。
1949年1月7日，林彪在給中央軍委的電報中就已說過，攻打天津的“整個戰鬥當能迅速解決”。1月14日，天津攻城戰鬥打響的這一天，林彪對鄧寶珊說，打天津隻要三天。現在，天津打下來了。實際上隻用了29小時。