根据情况判定，敌确已作全线撤退，但估计敌人可能留一部控制广州东北龙眼洞高地迟滞我军。为迅速投入广州抓住歼灭敌人，乃令四三军派一个师首先攻占白云山五岗<；雷>；岭、麻雀贴、墙［陂］等山头阵地，该军主力则沿广（州）花（县）公路向广州攻击前进，四四军沿广（州）增（城）公路向广州前进并以一路沿广九路向广州前进。
14日17时，据一二八师报告：广州敌机该日起飞，16时闻天河机场有大爆炸声，估计敌人可能大肆破坏。同时听到广州香港间无线电话称广市已成真空状态，当令一三二师一二八师立即向广州急进，迅速进入市区抢占工厂仓库，防敌破坏。
21时，一二八师一三二师两师先头团同时进入广州市歼敌尾部，战役随告结束。
三、各军师战术指挥估价：
（1）接受了夏季战役的经验教训，初步体会了运动战中的指挥法则，在运用奔袭迂回的战术上有进步。战役各次战斗中在指挥部署上均是依据奔袭迂回切敌退路然后攻歼的打法。此点一二七师佛冈战斗，一二八师花县及抢桥战斗，一三一师袭占石滩切断广九路之战斗，都是运用奔袭迂回战法而达成迅速干脆彻底全部歼敌的典型战例。特别是一二七师对佛冈敌完成包围后，细致慎重的侦察与充分的组织准备工作值得我全体指挥员进一步研究与发挥。
（2）战术思想是积极的。虽然部队自9月初从宜春新余地区出发以来，中间未得到休补即投入作战，历时月余，前进两千多里，但从未有叫苦现象，在执行命令上是坚决的。一三一师攻克增城后机动派部切断广九路抢占石滩车站，一二八师抢桥任务的执行及进入广［州］市的动作，都是在部队十分疲劳情况下实施的，表现了指挥上的坚毅勇敢与机动性。
（3）大兵团正规战的认识上较前有进一步的体会。表现在及时的报告情况，准确的执行命令，在各军师的部署命令上均提到了友邻情况与协同动作的指示。这在整个战役的胜利保证上是很重要的。但还有的部队作的不够，今后应注意。
追歼余汉谋集团
广东战役发起后，我军步步进逼，敌人则闻风溃逃，整个战场形势一直是敌退我追、风卷残云般的格局。那么，广东敌军将会逃向哪里？会不会与白崇禧的桂系部队一道逃入广西？这是******十分关注的一个问题。
10月13日，当第15兵团即将攻入广州之际，******致电林、邓，叶、陈，提醒他们注意：“据香港十月十日电称，（一）据空军高级人员方面获息，蒋电李白，弃守广州，坚持广西；并表示，今后对李白做法，不予干涉。（二）据熟悉桂系的人说，桂残军如退入桂境，当会大部逃散，丧失战斗力。现白匪正大量廉价售卖枪支给地主，拟大量组织地方反动势力，并在桂东演习坚壁清野，连谷种都要毁灭等语。请加注意，务不使粤敌逃入广西。”
10月14日，广州敌军已撤逃完毕，但具体逃往何处，情况仍不明朗。当时的情况，正如陈赓司令员所说：“迅速占领广州，对于下一步作战和尽快恢复国民经济都有重要的意义，但是还必须歼灭逃跑的敌人，免遗后患。当时，余汉谋的三个兵团，除十二、十三两兵团已为我歼灭一部外，其主力二十一兵团还未遭受打击。必须迅速地判明这些敌人的逃向，加以歼灭。”因此，在15兵团进抵广州市郊的同时，陈赓命令第4兵团部队一律不进广州市，昼夜兼程，追击敌军。
15日上午，陈赓、郭天民、刘志坚一面指挥部队追击，一面电告军委、林、邓：
1、广州敌已向南及西南撤退。我左路军昨（十四）晚十九时三十分进广州。为避免混乱，右路军（四兵团）不进广州市，继续向南及西南追击。现十五军已超过广州，十四军一个师已进占三水，正继续追击中。
2、此次行动部队甚积极，每日均以一百三十里以上的行程前进。但因山高路险行动迂回均成困难，仅右路军跌死牲口约在二百匹以上，加上敌人是有计划撤退，十四日晚十九时三十分，即于广州撤退完毕，未能达成全歼广州敌人的目的。
3、据不完全统计，我在广州以北共俘敌约七千余人。
四野首长接到这个报告，即刻分析了广东敌情。他们考虑，如果计算路程，敌人先我数日出发，其先头部队业已逃出数百里之远，而且挟有汽车、轮船等远较我军迅捷的交通工具，在这种情势下，要想追上敌人并将其歼灭，可能性不是很大。因此，他们于当日24时电复陈、郭、刘并报中央军委：“如你们已追不上敌人，则望停止追击。关于广西作战，须作整个的部署与配合，然后统一行动。”
但是，此时的第4兵团犹如离弦之箭一般，想停也停不下来。
14日这天，第14军解放清远城后，李成芳军长见清远北江岸边船只很多，立即下令40师师长刘锋、政委候良辅，率部乘船直插三水西南镇；令40师副师长王砚泉带118团1、3营和119团1、2营乘船出发，不准为两岸之敌所牵制，务于15日拂晓前抢占三水西南镇，卡住北江、西江汇合口，堵击西逃之敌。在两岸尚有敌13兵团和39军、63军的情况下，李成芳敢于下这样的决心，是非常大胆的。40师先头4个营于14日黄昏登船，顺北江直下三小县城，一夜前进120多里。15日拂晓前，在三水以北约30里处追上了敌39军91师的后卫部队，立即弃船上岸。118团1、3营向三水之敌91师进攻，俘敌150余人。119团1、2营，则向西南镇急进，上午9时左右，向敌103师进攻，俘敌360余人，随即解放三水城西南镇，完成了控制北江、西江汇合点的任务，堵住了敌人西逃的通道，为下一步的追击作战创造了有利条件。与此同时，第42师直插四会城，歼灭守敌后，继续向高要方向追歼逃敌。
对14军这一英勇、迅捷的行动和李成芳军长机智果敢的指挥，陈赓司令员多年之后犹赞不绝口：“还在解放广州以前，我们即估计广州敌人逃跑的方向有两个：一是沿西江向西，逃入广西；二是沿广东海岸，逃向雷州半岛，逃向海南岛。因此，当我军各部冲破敌人在清远、源潭一线的防御后，我兵团一个军的主力就果敢地在两岸还有敌人的情况下，顺北江乘船南下，一夜行进一百六十里，直插广州西边的三水、高要等处。这一着非常重要。由于这一着，我们卡住了北江、两江的汇合点，控制了由广州到广西的要道；并且在占领三水、高要的战斗中，歼灭了敌人的两个师，查明了敌二十一兵团等部是在向雷州半岛逃跑。这样，我们既取得了追歼逃敌的有利地位，又查明了逃敌的去向。”
10月16日，前方传来的战况汇报更是令陈赓等人信心大增：国民党军第39军第103师师长曾三元迫于我军的威力，率部4000余人，宣布接受我军和平改编。同日，我军在四会击溃国民党军第4兵团部，俘敌500余人。前方指挥员们一致反映，在战斗中，敌人毫无斗志，士气惊人低落，甚至有我军13个宣传队员赤手空拳捉到几十个俘虏，一个班的战士仅打出一颗手榴弹就迫使120多个敌人投降的战例。这说明，我军只要再加上一把劲，完全有可能追上并歼灭敌人。16日19时，陈赓等人将上述情况向军委和四野、二野作了报告。
在第4兵团追还是不追的问题上，******再次显示出了一位伟大军事家的远见卓识。他在综合分析各方面情况的基础上，17日致电****，并告叶剑英、陈赓：“广州敌逃跑方向，不是向正西入广西就是向西南入海南岛。我四兵团似应乘胜追击，直至占高要、德庆、封川、高明、新兴、云浮、郁南、罗定等县，必要时并占领梧州，然后停下来休整待命，听候你的统一部署入桂作战。因为占领上述诸县，一则可能歼灭逃敌一部或大部，使十五兵团易于攻取海南岛，消灭残敌，平定全粤；二则即是对于入桂作战完成了部队的展开。是否可以这样做，请按情况酌定。”******的指示，极大地鼓舞和坚定了4兵团指挥员的决心。
与此同时，广州之敌的逃向问题也终于弄清楚了。原来，17日这一天，我军继续追击，又取得了不少战果：在高明县松柏坑歼灭国民党军第39军第147师第441团全部；在高要东北地区歼灭第70军警卫营；在鹤山县宅梧圩迫使第39军第91师师长刘体仁率部2700余人接受和平改编。奉陈赓之命统一指挥第14、13、15军共6个师追击作战的李成芳，收集了在当天战斗中起义、投降、被俘的国民党军军官提供的情况，判定：广州地区之敌，除一部分向西流窜粤桂边境外，其主力21兵团经佛山向阳江、湛江方向撤退；敌13兵团除一部向西流窜外，主力经高要向阳春、湛江方向逃窜；敌39军残部经高明向阳江、湛江方向逃跑，余汉谋已于13日逃到湛江。
因此，粤敌主力逃跑方向无疑是雷州半岛和海南岛。目前我追击部队离敌主力约有两天的行程。随即，李成芳将上述情况报告了陈赓，并提出追击敌人的建议。
10月18日12时，林邓谭萧赵致电叶剑英、陈赓并报军委：“四兵团行动，盼按照毛主席十七日电执行。如能追上敌人，则继续猛追歼敌。如确实已无追上可能时，则可勿追击，以免粤敌主力尔后易退南宁与云南（粤敌一部会退海南岛），”4兵团指挥员根据中央军委和四野总部的电报精神，及时召开了作战会议。大家一致认为：广东作战如能继续全歼粤系敌军，对于我军未来行动具有重要的战略意义，不仅可以迅速平定全粤，并能使桂系军队更加孤立。同时，本兵团的三个军正在广州西南外围，保持着前出的机动态势，追歼上述逃跑之敌与入桂作战在战役方向上基本一致。敌人虽然已逃出100公里之外，但余汉谋残部系溃逃之敌，建制混乱，士气低落，因此，在阳江、阳春地区全歼逃敌，时机于我极为有利。
18日当天，陈赓、郭天民根据李成芳的建议，决定以先头6个师，就现态势发起阳江、阳春战役，具体部署是：以第14军第42二师第125团及第40师第120团为右路，由高要南渡西江，经腰古、新兴向阳春方向追击；以第41师及第40师第118团为中路，由高明及西南地区出发，经新兴、天堂向阳春方向追击；以第15军第43、44师为左路，由西南地区出发，经鹤山、单水口向阳江方向追击。
另以第13军第38师为第2梯队，由清远乘船驶三水，尔后经高明向恩平方向机动。以上部队统一由第14军指挥。
这个部署的特点是没有按原建制使用部队，而是根据部队现态势和各个部队的特点进行组织，虽然部队前后不齐，建制不全，但速度快，既便于争取时间，又便于边追边调整部署。陈赓的作战意图十分明确：即运用平行追击和超前拦阻相结合，在阳春以南构成对敌合围，陷敌于阳春、阳江绝境，尔后一举歼灭。
两阳追歼战开始了，各路追击部队在李成芳的指挥下，如下山的猛虎一样，向逃敌追去。时任15军44师师长兼政委的向守志回忆：“各部队接到追歼逃敌的命令后，广大指战员决定不惜一切代价坚决完成任务。但是，高层指挥员深知此战的困难很多很大，一是敌人距我有200多里之远，二是时间十分紧迫。为了不失战机，各级边行动、边部署、边动员，以最快速度日夜兼程奔袭。追击作战是十分艰苦的，敌人仓皇撤逃，而我们仅凭两条腿与敌人赛跑，还要超过他们才行。当时天气又不作美，秋雨绵绵，更增加了行军作战的困难。广大指战员的政治觉悟很高，置个人生死于度外，忘记了吃饭和睡觉，忘记了日与日、夜与夜的间隔，一心想着尽快尽早追歼敌人。指战员们深深懂得，只有从艰苦到艰苦，才能从胜利到胜利，胜利就建筑在自己的脚板上。大家这样想，苦与累都被追击的胜利喜讯冲淡了。”
右路军沿高要、新兴一线向阳春疾进，第40师120团1营担任前卫任务。20日拂晓，赵瑞来营长带领队伍进至距腰古圩约3公里处的河洞时，得知敌广州绥署第三纵队的一个团昨晚停留在腰古圩。赵瑞来当机立断，决心不等团主力来到，乘敌不备，立即发起进攻，吃掉这块送到嘴边的肥肉。赵营长是一位经验丰富的指挥员，他和教导员王作仁把各连连长召集来，详细布置了任务，并特意交代：我军来的如此迅速，敌人是估计不到的，为了欺骗敌人，我们可伪称是沈发藻兵团的70军，尽量求得抵近敌人，攻其不备，出奇制胜。这一仗是我营入粤以来的第一仗，只能成功，不能失败。要求全营同志，战斗打响后动作要快，冲得要猛，追得要紧，决不能给敌人以任何喘息的机会。
情况果然像赵营长分析的一样，敌人根本没有料到我军来得这么快。在遭到我军突然进攻后，许多人还未弄清楚是敌是友，就稀里糊涂地成了俘虏，有的钻进老百姓家中隐藏起来，有的夺路向村外逃窜。赵瑞来立即命令1连和2连跟踪逃敌急起直追。两个连密切配合，上压下迫，将逃敌逼入一处凹地中。赵瑞来又调来机炮连，以重机枪和六○炮向敌猛烈射击。这时，团主力及时赶到，将敌人团团围住，并向走投无路的敌人发动政治攻势。通过喊话，残敌终于放下武器向我军投降。此战，第120团全歼停留于腰古圩的国民党广州绥署第三纵纵队1000余人，受到了第14军军首长的通令嘉奖。