二野在攻克了双辽之后，11月10日，切断了四平与公主岭之间的道路，留下第5集团军围攻四平，其余2个集团军，则朝向公主岭这个长春最后的南大门，展开攻击！
11月14日，日军锦州南集团终于覆灭，岗村用手枪自杀身亡。加上朝阳防线，日军原来在朝阳-锦州防线的70万军队，绝大部分覆灭，朝阳方向，大约还有六七万人逃离，但锦州方向，能逃掉的人不足万数。
日军最后的兵力，逐渐被迫向着东北最大的三个城市，即哈尔滨、长春和沈阳集中，这是他们最后的希望，即在这三个城市，试图展开长期的巷战，以拖延时间来疲敝中华军，等待合适的反击时机，虽然谁也不知道凭什么还能反击。
在这3个最大的城市，哈尔滨日军还有不到30万；长春日军最多，接近40万，不过有部分还在公主岭方向抵御中华军，尚未实现对长春合围；而沈阳的日军最少，加上从朝阳和锦州前线逃回来，也只有20万出头，很明显，由于此前沈阳的日军，大部分都投入到了朝阳-锦州防御，因此现在守军就不足了。
其余日军在中苏边境的郓春西到海拉尔的边境上，大概还有个十几万，这些军队，原来是防御苏联人的。对于三座城市，其实无法也无力支援。
不过兵力有富余的中华军，并没有因此采取什么重点进攻沈阳的方式，而是全面合围3大城市。一野包打沈阳，六野则加速行军，准备与二野合围伪满洲国的首都长春，而四野则需要长途行军，如有必要配合三野包打哈尔滨。不过黑龙江的地域广大，在占领3大城市后，占领整个黑龙江仍然需要时日。
哈尔滨的巷战是最先爆发的，日军对哈尔滨的经营很久，现在更是重兵密集的纵深防御，日军以松花江为天堑，在哈尔滨构筑了三道防御地带，纵深达到20~40公里；整个防御地域，包括外层、内层和市区三道环形围郭。在这三道围郭之内，是无数的战壕、散兵坑和火力点。
此时在欧洲西班牙，从1937年2月开始的马德里保卫战，已经打了快2年了，但是马德里仍然没有陷落（后来是1939年3月陷落）。所以日军在长春、哈尔滨和沈阳，都声称这将是东方的“马德里”，永不陷落之城！
日军在这三个城市，充分准备了火力：在可以预计得到的几个中华军进攻的主要方向，几乎是每3公里正面就是1个师团，而每1公里正面超过400门火炮，甚至还有103辆97坦克！完全是日军历史上前所未有的防御强度！
面对日军如此的防御，三野的进攻也就更加谨慎。首先在空军的支持下，对于日军三道防御阵地，进行了空前的详细的空中侦察，标定了尽量详细精确的炮击网格，在事前准备上下足了功夫。
进攻开始后，三野首先是空中轰炸结合重炮炮击，尽量将日军的阵地“犁深多遍”，炮击强度是空前的，一个波次就超过了3个小时，随着日军还击火炮的逐渐沉寂，重炮不断前移，打击更远的目标。日军的痛苦在于，由于缺乏空中优势，日军对阵地和各大要点的防御，始终是被动的，中华军的步兵进攻前，单纯的火力对轰，日军总是处于下风。
中华军2个火箭炮师也不断机动，对发现的日军密集地域进行面打击。这种重炮+火箭炮+俯冲轰炸的复合型攻击，持续了4天！彻底清除了日军比较明显的阵地和防御点，然后才是中华军组织起来的巷战队伍，开始的逐个区域、逐条街道的攻击！
日军利用有利的地形，顽强扼守每一条战壕，每一个散兵坑，给予中华军不小的杀伤，他们甚至击退了中华军几次的坦克突击。
在攻击不利的情形下，三野集中了大部分的火炮，重点攻击比较开阔的松花江南平房区西侧一带，在数千门猛烈的炮火准备后，两个坦克师近千辆坦克，出现了一个奇景，它们排成几列纵队向前推进！前面的一批坦克被击中起火，后面的顶走它，继续前进！在坦克掩护下，中华军士兵伴随攻击！
这样的血与火，让双方的情绪迅速地趋于疯狂，到最后，中华军士兵们甚至高呼着口号，向前冲击，前面的倒下了，后面的就接着往上冲！最后此时防守在日军这个主要高地上的部队，逐渐不剩下多少人，终于经受不住中华军狂潮般的冲击，被攻击部队淹没了，哈尔滨的巷战，进入了市内的最后地区！
对于市区的攻击，中华军派出了无数个突击群、突击分队和狙击小组，从四面八方向市区攻击。中华军此时的巷战已经非常有经验和系统化，除了在进攻前，首先用火炮和轰炸机对目标地域进行轰击外，步兵则在坦克和配有喷火器以及爆破器材的工兵掩护下，一小段一小段的前进。
对于建筑物，士兵们甚至从后院、地下室甚至下水道渗透进去，从而攻占每一条街道，每一座楼房。日军利用部分坚固的楼房、隐蔽的地下室、地下道、排水沟壕等，为日军提供了多个暗处发挥火力的支撑点。因此，中华军不得不逐栋楼房地争夺，逐条街道地攻取，每前