锦州失守后，廖耀湘又提出向营口撤退的方案，再次被蒋介石拒绝。
后经杜聿明、卫立煌争取，蒋介石才在五天后答应廖兵团可向营口撤退。十月二十日晚蒋介石““开恩”批准辽西兵团向营口撤退但已错失良机。
就在这一天，东北野战军总部决定采取““拦住先头拖住后尾，夹住中间分割包围”的战术在辽西围歼廖耀湘兵团。东北野战军为廖兵团的十一万官兵布下了天罗地网，网口就在黑山、大虎山。
从十月二十三日开始新六军开始向高家屯一线九二高地、一零一高地、石头山高地发起攻击。双方在这三处展开了反复的争夺。东北野战军在高家屯一线顽强阻责了廖耀湘兵团八天使得廖耀湘兵团退营口之路被切断。随之，廖耀湘又改变计划向沈阳撤退。东北野战军某部攻占廖耀湘兵团指挥部所在地胡家窝棚。廖耀湘动用了他的精锐部队猛烈冲击但都没有成功撤退沈阳的计划又破灭了。
廖耀湘再次改变决心仍想回师东南走营口撤退的路但他的阵脚已乱没有成功的可能了。此时，东北野战军的主力部队已相继进入了辽西战场。
东野司令部命令十个纵队及若干独立师，按预定计划对黑山以东、
大虎山东北、绕阳河以西一百二十平方公里地区内已被合围的廖耀湘兵团展开内心突击。有着新一军、新六军国民党两大主力的廖耀湘兵团彻底崩溃了。
混乱情况下廖耀湘逃到新六军军部，用新六军电台明语呼叫部属向新立屯集中企图恢复指挥重整建制。然而，惊魂未定新六军军部、新一军军部和新三军军部池相继为东北野战军歼灭，国民党军陷入更加混乱、溃不成军的境地。据廖耀湘后来说““解放军第一棒子即打碎了西进兵团的脑袋，使我感到兵团的命运已处于万分危急之中，”
廖耀湘兵团虽然已处于十分不利的境地但仍能各自为战拼死挣扎。
随着合围圈的缩小，东北野战军各部队均同敌人进行过激烈的较量。经过一天一夜的冲杀，已无法组织战斗，溃军纷纷缴枪。战至十月二十八日拂晓廖耀湘手下一个兵团，五个军部，十二个师的十万多人全部被歼在黑山、大虎山以东，台安以北，绕阳河以西九粱殿以南地区、
军长：廖耀湘少将，湖南邵阳人，法国圣西尔军校副军长：舒适存尖将湖南平江人，陆大特二期政治部主任赵霞少将，湖南沅江人，黄埔六期步科参谋长刘建章上校，湖南邵阳人，黄埔六期炮科参谋主任金柏源上校浙江诸暨人黄埔十期炮科炮兵组指挥官罗先致上校福建连城人黄埔七期炮科副指挥官游公弼中校，四川资中人黄埔九期炮科炮一营长张树帜中校，绥远武川人黄埔九期炮科炮二营长李珍少校，湖南永兴人，黄埔十二期炮科插重营长伍文秀中校，湖南邵阳人，黄埔六期骑科工兵营长田子永少校，湖南龙山人，工校军训班十四期通信营长孙经少校，河北正定人河北军政学校二期下辖：第十四师：师长阙汉赛少将，湖南宁远人，黄埔四期步科副师长龙天武少将湖南石门人，黄埔五期炮科参谋长张羽仙上校，湖南零陵人，陆大四期四十团长王启瑞上校，湖南资兴人，黄埔七期步科四十一团长龚益智上校，湖南长沙人，黄埔七期步科四十二团长许颖上校湖北沔阳人，黄埔五期炮科第五十师：师长潘裕昆少将，湖南浏阳人，黄埔四期步科副师长杨温少将，广东惠阳人军官讲习库参谋长段麓荪上校，湖南南县人，黄埔三分校一四八团长谢树辉上校，四川简阳人，黄埔六期炮科一四九团长罗锡畴上校，湖南湘乡人黄埔七期步科一五零团长黄春城上校，湖南邵阳人，黄埔六明炮科新二十二师长：师长廖耀湘少将（兼）
副师长李涛少将湖南邵阳人，黄埔六期炮科六十四团长熊杰上校湖南湘潭人，黄埔六期骑科副团长赵照中校，湖南邵阳人，黄埔四期工科六十五团长傅宗良上校，湖南岳阳人，黄埔六期炮科副团长罗英中校，湖南衡州人，黄埔六期步科六十六团长陈质华上校，湖南邵狙人，黄埔八期步科副团长汪君勃中校，安微六安人，黄埔六期步科