从10月28日开始，四野右集团分三路由宜昌、秭归、香秭等地渡江向鄂西南进击，11月3日击破国军第124军等部的防线，攻占巴东、绿葱坡、野三关，左集团第47军主力于10月30日从永顺、大庸出发，11月1日进至龙山以南招头寨一带。与此同时，第二野战军第3、第5兵团从11月1日起,分别由石门、慈利及芷江、黔阳地区西进。
解放军进攻开始后，宋希濂企图集中优势兵力向永顺方向发动攻势。为此，他将第122军调至四川忠县地区整补；以第124军阻击解放军右集团；调第118军至龙山、买凤，令第2军由咸丰南下，以第15军进至来凤以北的沙道沟，令第79军西移鹤峰，准备集中4个军于6日起由北向南对第47军发动攻击。与此同时，西南军政长官公署将罗广文第15兵团由川北车运綦江，并将位于该地的第44军归其指挥，准备增援宋希濂集团。
针对宋希濂准备对第47军发动进攻的企图，四野命令第47军在招头寨、洗车一带停止待机，并于5日致电刘邓、陈锡联、谢富治等：“无论敌是否按其规定计划进攻永顺，我三兵团盼能抽出两三个师的兵力，迅速进占酉阳向黔江前进，如敌不攻永顺地区，(则)由西阳直出彭水及其东北，断敌退路。”、“为统一作战指挥，我四七军两个师应归刘邓陈谢统一指挥与部署”，“在电台未沟通前，由此间负责转报。”
第二野战军则以第12军经湘西永绥(今花垣)出秀山、酉阳，然后直出彭水，以第11军向大庸、桑植地区急进，配合第47军作战。双方约定，从10日开始对龙山、来凤地区的国军发起攻击。根据统一部署，解放军右集团之湖北军区独立第1师于5日攻占建始，独立第2师于7日占领恩施，左集团第12军先头第36师亦于7日抢占秀山，对宋希濂集团形成南北钳击之势。
宋希濂见其主力将陷入解放军的包围，遂于7日开始令部队向乌江以西撤退，企图依托乌江重新组织抵抗。8日晨，来凤、龙山地区的国军开始西撤，第四野战军遂命令第47军发起追击，并指示右集团每天以百里以上速度南进，同时将情况通报第二野战军。第3兵团司令员陈锡联遂于8日19时作出部署：
第12军占领酉阳后，速沿乌江两岸进取彭水；第47军应立即经两河口及黔江以南向黔江以西截击；第11军尾第47军跟进；各追击部队均应轻装，排除万难，兼程前进，只要能抓住敌人，即是胜利。
林彪、谭政、萧克于10日电告第四野战军参战各部队及第3兵团：此次追击须准备直追至丰都、涪陵一带，在长江与乌江边歼灭全部敌人。同日，刘、邓致电林、谭、萧:“如王宏坤所部已到恩施，我们意见应令其以一部直向西出，以截断可能经利川北逃敌人之退路。”次日，林谭萧复电刘邓:“我们已令王”宏坤令一五五、一五〇两师经恩施、利川向石柱及丰都、涪陵以东地区前进，截击西撤敌人。”
在解放军两翼迂回、截击和尾击之下，宋希濂集团陷入混乱。
10日，解放军右集团占领宣恩，并乘胜南下，在咸丰附近地区截住了国军第79军第98、第199师，第15军第169师及第124军第 60 师。
12 日，陈锡联、谢富治致电林谭萧，为不使国军这4个师逃跑并借以避免部队拥挤，建议湖北军区2个独立师“就地下网，截歼沙道沟西逃之敌”。林谭萧遂命令第50军2个师及湖北军区独立第2师，就地歼灭被滞留于川鄂公路以东的国军。
13日，解放军第50军第148、第149师，湖北军区独立第2师及第11军第33师主力，将国军4个师包围于宣恩西之沙道河、高罗、麻阳地区。
14日，解放军发起攻击。经6天激战，全歼国军，俘第79军副军长萧炳寅。与此同时，第11军先头第31师，于11日在咸丰击溃国军第118军第54师，俘1000余人，12日在黔江、彭水间又俘国军第2、第15、第118军共3000余人。
16日克彭水，接着渡乌江向南川前进。第12军于15日攻占乌江东岸的龚滩。接着渡乌江西进，与国军第2军第9师及第15军第243师在马头山遭遇。该军遂调集主力攻击，国军则乘隙于20日晨逃跑。第47军于15日由郁山镇向涪陵前进，于18日攻克“二峰关”，20日渡乌江西进。第50军第150师于14日占领利川，接着向川东追击，16日在鱼泉口歼灭国军第79军军部及第194师一部。第42军第155师经利川向西南追击，
18日克石柱，接着进逼丰都，第124师于11月16日全部进入江北秭归地区，准备向国军第127军展开攻击。
在第3兵团主力、第47军等部歼灭宋希濂主力的同时，第二野战军第5兵团及第10军向贵州疾进。由于连日阴雨，道路泥泞，再加上国军在撤退时大肆破坏道路桥梁，坚辟清野，解放军的行动及供应遇到很大困难。然而，各追击部队在“与敌争速度抢时间”的口号下，忍饥挨饿，奋勇前进。
第16军于11月4日攻占天柱，6日在长吉、凤林地区歼灭国军第49军第327师一部，并于当日攻克三穗，8 日解放施秉、黄平，次日进占重安江，11日攻克炉山城。第17军于11月7日攻占波州、晃县、玉屏，歼灭国军第49军第249师一部，8日解放岑巩，次日在施秉以北之王家坪又截歼第249师一部。第10军于11月10日解放湘西凤凰城，接着向西急进。第18军作为第5兵团的第2梯队，于11月3日由邵阳地区西进。第5兵团和第10军经过近10天的作战，彻底突破了国军的黔东防线。
在解放军的打击下，贵州绥靖公署主任谷正伦及第19兵团司令官何绍周见贵阳难保，遂于10日决定弃守贵阳，以其第49军第327师向遵义、息峰撤退，军主力沿鸭池河布防，以第89军在打邦河占领阵地，兵团部撤至毕节。
依据国军的部署，第二野战军首长令第5兵团和第10军按原计划由贵阳、遵义迂回川南。据此，第16军于12日由炉山西进，连克贵定、龙里，于15日解放贵阳。第17军分两路于12日至19日连下余庆、开阳、息峰、修文和麻江、都匀、独山，切断了川黔路和黔桂路，此后留于贵阳附近。第10军于13日至15日相继攻占江口、石阡、印江，16日突破乌江夺取思南，19日攻占湄潭，21日解放遵义，22日继占桐梓。第18军则直趋贵阳。
解放军突破国军川湘鄂和黔东防线后，直逼川南，打乱了国军的整个防御部署。老蒋见重庆受到威胁，遂急令第16兵团西撤万县至丰都一线防守，以第127军开奉节、巫山，防止解放军沿长江北岸西进；以宋希濂集团向涪陵地区撤退，以第15兵团在綦江、南川地区布防；以第22兵团第72军南开叙永，加强对贵阳、遵义的正面防守。同时，令胡宗南集团由秦岭、大巴山南撤入川，并以第1、第3军车运重庆，加强重庆的防御力量。
针对国军在重庆周围加紧布防，刘邓于11月21日致电陈锡联、杨勇等：“从战役全局着眼，我军左翼迂回部队极为重要。判断敌人于南川、綦江掩护收容后，或退守重庆，或向西退至泸州、宜宾、毕节、昭通及昆明地区，而以后者可能最大。因此，我十六、十八、第十等三个军，如能先敌到达叙永、筠连、盐津地区，即可完成断敌退滇后路”，而各个歼灭之。为此，“除五兵团及十军应确实计算行程与时间(包括战斗)求得先敌占领士城、叙永、盐津之线争取主动外，三兵团以从正面多拉敌几天为有利”。“等我五兵团、一军迂回到预定位置，而后前进。四七军仍宜继续进到涪陵城，但暂不渡江”。即继续贯彻向川南实施大迂回的战略意图。
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