10月15日、18日，蒋介石因锦州被攻克，长春和平解放，令徐州“剿总”副总司令杜聿明两次飞赴沈阳，部署“总退却”。蒋介石判断东北野战军攻锦作战，伤亡当会很大，需1月以上休整才能再战。他又据情报得知，攻锦部队正大批向北票、阜新移动，另有一批部队南去山海关方向，从而认定野战军不会固守锦州。根据这一判断，蒋介石要卫立煌将第五十二军两个师及整编二○七师3个旅全部调归廖耀湘指挥。令廖耀湘经黑山、大虎山向南，在锦西地区各部策应下，“规复锦州”。
卫立煌担心廖耀湘兵团孤军远出，有被全歼的危险，坚持要集中兵力固守沈阳。廖耀湘亦不同意再攻锦州，主张南撤营口。几天中争吵不休，议而不决。杜聿明虽也不主张西进，但不敢违拗蒋介石的旨意，乃提出一个折中方案。就是：以第八兵团司令官周福成率第五十三军、整编第二○七师主力等留守沈阳，廖耀湘指挥“西进兵团”先向大虎山、黑山攻击，如攻击得手，即向锦州挺进，不能得手，则改向营口撤退。
另以辽阳第五十二军抢占营口，并令天津市政府征集船只，以备廖耀湘兵团西进受阻时，改经营口会同沈阳守军从海上撤退。蒋介石批准了这个计划，但恐卫立煌不执行上述计划，特以杜聿明改任东北“剿总”副总司令兼冀热辽边区司令，指挥这一撤退行动。
毛泽东、中央军委对东北国民党军队的方针是“就地歼灭”。鉴于廖耀湘兵团在锦州攻克后，即停滞于彰武、新立屯之间地区，进退两难，因此曾设想：一是廖耀湘兵团不敢继续向锦州前进，或停留原地不动，或由彰武退回新民、沈阳固守，东北野战军稍经休整后，首先集中兵力求歼锦西、葫芦岛之国民党军，吸引沈阳敌人出援，然后回师围歼廖耀湘所部与沈阳守军；二是如廖耀湘兵团仍按原计划向锦州前进，即求歼该敌于增援途中。
10月17日，中央军委电示林、罗、刘、谭：“你们下一步行动，我们认为宜打锦、葫，并且不宜太迟，宜在休整15天左右以后即行作战，先打锦西，后打葫芦岛，争取11月完成夺取锦、葫任务。在你们打锦、葫时，沈敌可能被迫增援。因锦、葫守军是国民党嫡系，和锦州守军多为杂牌不同。我克锦州，卫立煌实际上坐视不救，必为许多人不满。故我攻锦、葫时，沈敌可能增援。而只要沈敌远离沈阳走大虎山、大凌河增援锦、葫，便于大局有利。”
10月18日、19日，东北野战军领导得悉廖耀湘兵团一部已占领新立屯，并继续南进的新情况，判断沈阳敌军有可能经锦州或营口实行总退却。若廖耀湘兵团按蒋介石的命令强行向锦州攻击前进，“则我们来不及先歼锦、葫之敌，而只有先歼灭由沈阳向锦州前进之敌”。为此，向中央军委建议，采取诱敌深入的方针，在辽西的新立屯、黑山、沟帮子地区打大歼灭战，各个歼灭总退却之敌。
18日，军委复电林、罗、刘、谭，指出：我们所最担心的是沈敌从营口撤退向华中增援。长春合乎我们理想的解决，使蒋、卫很难下决心走陆路向锦、葫增援。假如蒋、卫利用你们打锦、葫的时机，迅速全军退至营口据守，利用海道运粮接济，然后逐步运向津、榆或华中，则有使你们无法阻止之虞。
攻锦、葫总需相当时间，而营口方面全无守备。因此提议，在日内长春解决后，除留几个独立师监视郑洞国及新七军（假定该部反正的话）外，攻长各纵及几个独立师应迅速全部南下，位于沈阳、营口之间，时间应在11月上旬，过迟则无保障。并须以一个纵队控制营口，构筑坚守阵地，阻绝海上与陆地的联系，使蒋、卫不敢走营口，即使他们走营口，我可先行抗击，以待主力到达聚歼。
长春战事大局已定后，19日，军委连续3次电示东北野战军领导，对下一步行动作出部署。
当日寅时，军委致林彪、罗荣桓、刘亚楼电，指出：“既然长春敌人愿意投降，我五纵、六纵、十二纵即可停止去长春，该3个纵队似宜以2个位于沈阳、营口之间，以1个在营口筑工守备，并宜在你们打锦、葫以前到达该区，堵塞沈敌向营口的退路。如沈敌向锦、葫增援，则该三纵从侧后钳制沈敌，长春附近之9个独立师亦宜以大部开沈、营间。”
几个小时后，军委再电指出：“如果在长春事件之后，蒋、卫仍不变更锦葫、沈阳两路向你们寻战的方针，那就是很有利的。在此种情形下，你们采取诱敌深入打大歼灭战的方针甚为正确。”“但同时仍须估计在长春敌人完全解决，我北面各纵及独立师主力南下之时，蒋、卫改变计划的可能，你们仍应考虑部署有力兵团于营口及其西北与东北地区，以免在蒋、卫采取从营口撤退时，你们措手不及。”
当天晚22时，军委复电林彪等，强调：“沈敌似已决心撤退，退营口的可能性很大，你们目前第一要紧的部署是立即令萧、萧率长春各独立师大部（留2个至多3个独立师在长春一带即够）及十二纵兼程从抚顺以东进至营口及其以西以北地区堵塞敌人退路。”“只要此着成功，敌无逃路，你们就在战略上胜利了。”“因沈敌决心撤退，你们须用全力抓住沈敌，暂时不能打锦、葫。在歼灭沈敌以前，锦、葫应由攻击目标改变为钳制目标。”
20日，毛泽东再次电示东北野战军林彪等：“如廖兵团继进，则等敌再进一步再进攻之，一经发觉敌不再进或有退沈阳退营口的象征时，则立即包围彰武、新立屯两处敌人，以各个击破为方法，以全歼廖兵团为目的，望即本此方针即刻动手部署，鼓励全军达成任务。”同时指示：“迅速结束长春工作，一切交陈正人接管，率十二纵队及十一个独立师的大部，取捷径开至沈阳、营口、沟帮子三点之间，除以一部守备营口外，主力由东向西配合锦州我军作战，准备全歼廖耀湘兵团，攻取沈阳。”
20日，东北野战军根据毛泽东和中央军委指示，决定采取“拦住先头，拖住后尾，夹击其中”的战法歼灭廖耀湘兵团。
与此同时，林、罗、刘、谭向部队下达全歼东北国民党军的政治动员令，指出：“目前敌人已表现极端恐慌与混乱，正准备放弃沈阳，企图向营口，或向锦州、葫芦岛夺路南逃，从东北作总撤退。蒋介石亲到沈阳指挥，沈阳之敌倾巢西窜，进占彰武、新立屯一线。锦西、葫芦岛仍在陆续增兵并与我军对峙中（即为此种总撤退作准备）。我军应趁敌人连遭惨败恐慌混乱企图作总撤退之时，乘胜继续大量歼灭敌人，不让敌人逃出东北，争取连续的伟大胜利。”
动员令强调：“目前，我们决定我东面打援之部队与攻锦各部首先抓住从沈阳出来之廖耀湘兵团，从野战中歼灭之。”“各部在此种形势下必须有连续打大胜仗的雄心，一口吃掉敌人七八个师至数十个师，一次俘虏敌人七八万至十数万。”应该乘胜扩张战果，不让敌人有喘息整理的机会。必须像锦州战斗一样，以勇猛果敢、前仆后继的精神，不怕困难、不怕疲劳的精神，争取大胜，争取全歼东北蒋匪军，解放沈阳，解放东北全境。各部队根据野战军领导的部署迅速展开行动，决心围歼廖耀湘于辽西地区。
辽西地区包括沈阳以西各县和锦州南北地区。其间有辽河、巨流河、柳河、绕阳河、沙河、大凌河、女儿河，南北纵横，流向多变，河水多淤泥，难以徒涉。黑山至沟帮子之间，有由东北向西南走向的山地丘陵。北宁与大（虎山）郑（家屯）两条铁路，从这里狭长的丘陵中间穿插而过。位于两线交界处的黑山、大虎山两点，北临高程千余米的医巫闾山脉，南接连绵50公里的沼泽地带，如两扇铁门，开则畅通，闭则堵塞。东北野战军同廖耀湘兵团首先就在这一地区展开激烈的会战。
廖耀湘第九兵团，是蒋介石的看家本钱。其中有国民党军的五大主力，新编第一军和新编第六军全是美械装备。蒋介石为保存这支主力，想让他们撤出东北准备转进于华北或中原战场未成。