从1948年7月中旬，东北野战军提出主力南下作战，到9月中旬正式实施北宁线攻势作战，近两个月的时间，是东北野战军主要领导人具体谋划南下作战方案，把毛泽东提出的“封闭蒋军在东北加以各个歼灭”的战略设想，具体为战役企图和作战目标的过程，但这个过程是有过反复的。
这期间，作为东北军区司令员兼政治委员的林彪，就曾经对南下作战方案产生过犹豫和徘徊，在决策上出现过几次变化。也正是在耐心说服林彪的过程中，毛泽东逐步阐明了整个战役的作战方针，尽管当时还没有称为辽沈战役，但“封闭蒋军在东北加以各个歼灭”的战役企图和实现的方式都得到了逐步明确，从而统一了东北野战军主要领导人的作战思想，为战役的组织实施指明了方向。
7月30日，中央军委再次致电林彪、罗荣桓、刘亚楼，对东北野战军新的作战计划作出指示，强调：“关于你们新的作战计划，我们觉得你们应当首先考虑对锦州、唐山作战，只要有可能就应攻取锦州、唐山，全部或大部歼灭范汉杰集团，然后再向承德、张家口打傅作义。如果你们不打范汉杰先打傅作义，则卫立煌将以大力集中锦唐线，卫、范协力向西援傅，那时你们可能处于很困难地位。”
根据这一指示精神，东野领导人对南下作战计划进行了深入思考，进一步明确了歼击目标，并于8月1日由林彪、罗荣桓、刘亚楼联名上报中央军委。
该计划的要点是：第一步以3个纵队和2个独立师的兵力采取奔袭的手段，分别包围义县、锦西、绥中、兴城、山海关之敌，待主力到达后，逐一歼灭该5城之敌（共7个师，均属范汉杰兵团）；第一步作战行动后，视情况进攻承德或唐山；在第二阶段作战中拟留3个纵队和9个独立师在东北境内，主要目的是不让长春敌人撤退和趁其撤退时歼灭其全部或大部。
但这时，林彪对南下作战仍有顾虑，在决策上表现出犹豫和徘徊。毛泽东为了协调好东北、华北两个战略区的行动，要求东北野战军对上述作战计划的攻势发起时间尽快确定，而林彪却一直在犹豫。
8月3日，毛泽东以中央军委的名义致电林、罗、刘并告杨、罗、耿，通报了杨成武部本月20日左右可完成一切准备，阐明了中央军委的战略意图：“拟待你们在锦榆线作战业已开始，杨罗兵团任务确定（或者包围承德，或者包围唐山），并开始吸引傅作义主力向北或向东之时，杨成武部即开始西进，以配合你们作战。”该电要求：“杨罗任务究竟如何规定，何日行动，你们主力何时开始锦榆线作战，盼即告。”
而林彪在8月6日至11日几次致中央军委的电报中，却都不谈作战发起时间，先是建议杨成武兵团先出击绥远，吸引傅作义集团一部西援，然后东北野战军再南下，并提出东北主力行动时间，要视杨成武部行动的迟早才能确定；后来又提出南下的粮食、道路等困难无法解决，因而出动时间仍无法肯定。毛泽东对林彪在南下作战问题上表现犹豫和徘徊很不满意，于8月9日以中央军委名义复电林、罗、刘，严厉指出：“你们应迅速决定并开始行动，目前北宁线正好打仗，你们所谓你们的行动取决于杨成武的行动，这种提法是不正确的。”
在8月12日致林、罗、刘的电报中，毛泽东再次指出：“关于你们大军南下必须先期准备粮食一事，两个月前亦已指示你们努力准备。两个月以来你们是否执行了我们这一指示一字不提。现据来电则似乎此项准备工作过去两月全未进行，以致现在军队无粮不能前进……对于你们自己，则敌情、粮食、雨具样样必须顾虑周到，对于杨成武部则似乎一切皆不成问题。试问你们出动遥遥无期，而令该部孤军早出……对于战局有何利益。”
经毛泽东一再催促，东北野战军领导人于8月24日致电中央军委，明确表示“：我们拟待铁路桥梁修好后，以3天时间运粮屯集在阜新一带。我部队大约于本月底或9月初出动，在9月6日前后，即可在北宁线各城打响。”这期间，为适应大规模机动作战的要求，中央军委决定把东北军区和东北野战军正式分开，东北野战军仍属东北军区序列，并于8月14日成立东北野战军领导机关，由林彪兼任东北野战军司令员、罗荣桓兼任东北野战军政治委员、刘亚楼兼任东北野战军参谋长、谭政兼任东北野战军政治部主任。随后，再于9月1日将原第一、第二前方指挥所分别改为第一、第二兵团司令部，第一兵团司令员萧劲光、政委萧华，第二兵团司令员程子华、政委黄克诚。
9月5日，毛泽东以中央军委名义复电林彪、罗荣桓、刘亚楼，进一步明确作战目标，强调指出：“你们秋季作战的重点应放在卫立煌、范汉杰系统，不要预先设想打了范汉杰几个师以后就去打傅作义指挥的承德十三军……你们可以在北宁线上展开大规模作战，在此线上作战补给较便利。这又是中间突破的方法，使两翼敌人（卫立煌、傅作义）互相孤立。因此，你们主力不要轻易离开北宁线，要预先设想继续打锦州、山海关、唐山诸点，控制整个北宁路（除平津段）于我手，以利尔后向两翼机动。”
根据中央军委的指示，9月6日13时，林彪、罗荣桓、刘亚楼致电中央军委，明确表示：“我们完全同意军委9月5日电对我们行动指示之意见。此次奔袭如能达到使义县、高桥、兴城、绥中四处敌人未逃回锦州、锦西、山海关集中，则……锦州亦将成为有利之进攻目标。”
9月7日，中央军委发出由毛泽东起草的致林、罗、刘的电报，系统、深入地阐述了我军以大量歼灭敌人有生力量为主要目标的战略决战思想，以及实现这一思想的战役指导方针问题。
该电指出“：6日13时电悉。你们同意我们5日电所提意见，甚好甚慰。我们准备5年左右（从1946年7月算起）根本上打倒国民党……只要我们每年歼灭国民党正规军100个旅左右……今后3年要求我军歼敌正规军300个旅以上。今年7月至明年6月，我们希望能歼敌正规军150个旅左右。此数分配于各野战军和各兵团。要求……你们配合罗瑞卿、杨成武两兵团担负歼灭卫立煌、傅作义两军35个旅左右（7月杨成武已歼1个旅在内），并攻占北宁、平绥、平承、平保各线除北平、天津、沈阳3点以外的一切城市。”同时还指出了为完成歼敌任务而组织实施的这次战役应该采取的正确方针，这就是：“你们如果能在9、10两月或再多一点时间内歼灭锦州至唐山一线之敌，并攻克锦州、榆关、唐山诸点，就可以达到歼敌18个旅左右之目的。为了歼灭这些敌人，你们现在就应该使用主力于该线，而置长春、沈阳两敌于不顾，并准备在打锦州时歼灭可能由长、沈援锦之敌。”此外，该电在战役部署和作战决心上也提出了明确要求，强调指出“：置长、沈两敌于不顾，专顾锦、榆、唐一头为适宜……长、沈之敌倾巢援锦……争取将卫立煌全军就地歼灭。这是最理想的情况。于此，你们应注意：（1）确立攻占锦、榆、唐3点并全部控制该线的决心。（2）确立打你们前所未有的大歼灭战的决心，即在卫立煌全军来援的时候敢于同他作战。（3）为适应上述两项决心，重新考虑作战计划并筹办全军军需（粮食、弹药、新兵等）和处理俘虏事宜。”
根据毛泽东确立的辽沈战役作战方针，东北野战军制订了相应的作战计划，并于9月10日18时上报中央军委。该计划分两步实施：第一步，以奔袭动作歼灭义县及北宁线各据点的敌人，切断关内外国民党军之联系；第二步，集中兵力攻取锦州和打增援之敌。战役基本部署是：以6个纵队和炮兵纵队主力、第二纵队之第五师、冀察热辽军区3个独立师，担负歼灭义县至昌黎一线之国民党军，尔后相机夺取锦州、锦西、山海关；以5个纵队位于沈阳西北及沈阳至长春之间，阻止沈阳国民党军向锦州或长春增援，并随时准备参加攻锦作战和歼灭长春突围之敌；以第十二纵队和6个独立师、一个炮兵团及内蒙古军区骑兵第二师等部，继续围困长春。
9月11日，中央军委致电林、罗、刘、谭，批准了东北野战军的作战计划。此后，东北野战军主力即转入南下作战的实施阶段。