1949年1月1日，东北野战军完成了对天津城的包围，开始周密细致地侦察守军兵力部署、火力配系、防御设施及地形，同时冒着守军的火力威胁进行了大量的土工作业构筑交通壕，开展了针对性的爆破和攻城作战演练。1949年1月13日夜晚，各突击部队分头进入攻击阵地，作好了总攻准备，在总攻之前，先向天津北部进行炮火试射，陈长捷误以主攻方向在城北，急忙将战斗力最强的第151师从金汤桥调到城北，造成了金汤桥守备力量的空虚。14日上午10时，各种火炮开始破坏射击，经过持续1小时的射击，炮兵摧毁军外壕前沿的大部分碉堡，破坏了小西营门附近的第三监狱、自来水厂等制高点，在和平门打开了几十米宽的缺口，城墙被轰成了漫坡，
炮击还没结束第1纵队突击队就发起了冲锋，仅3分钟就冲上了城头，第2纵队2个营冲过结冻的护城河，踩着城墙上的弹坑爬上了城墙，伴随步兵的3辆坦克以抵近直射消灭了附近的火力点，有力地掩护了步兵的冲击，第2纵队两个团占领了和平门及其以南地段，由此向市内攻击，伴随的坦克也沿河堤冲过和平门桥掩护步兵冲击。在东面第8纵队的炮兵摧毁守军前沿工事和守军炮兵阵地，8纵队1个连以连续爆破的方式冲上城墙，打开了突破口，3分钟炮火急袭后步兵仅3分钟就突破了民权门，第7纵队也突破城防，至13时30分，攻城部队在东、西、南三个方向打开9个突破口，全面突破入城内，向金汤桥、海光寺、中原公司猛插，各步兵分队采用穿墙越顶战术绕过守军强固据点，
第1纵队第2师沿西鼓楼大街一直往东，于14日夜攻下了金汤桥边的警察局，凌晨2时爆破桥头碉堡后占领了金汤桥头，第2纵队第5师也随即攻至金汤桥，不久，第8纵队也穿过东鼓楼大街，到达金汤桥会师，拦腰斩断了守军的防御体系，被分割成数块的守军陷于了孤立与混乱状态之中，完成分割之后，第2纵队第5师沿忠庙大街向东推进，分别攻占大丰桥、金华桥、金钟桥，第8纵队第24师攻占了金刚桥。15日拂晓，第6纵队第49团、第1纵队第3团、第1纵队第8团共同向核心区的海光寺发起攻击，2个小时全歼守军，5时第1纵队第1师第1团的1营从南侧攻进中原公司展开逐层争夺，2营首先攻占多伦道中原里大楼，打掉警备司令部的西翼屏障，接着6连突过多伦道，沿新华北路冲进警备司令部北门东边的二层楼房，在地下室里俘虏了陈长捷、秋宗鼎和1000多名官兵，