到1948年秋，人民解放军同国民党军队进行战略决战的时机已经成熟。中共中央军委决定在东北、华北、西北、华东等地发起攻势，进行几次大的战役，包括辽沈、淮海、平津三个战略性的战役。
辽沈战役是1948年9月12日至11月2日之间进行的。第一阶段东北野战军主力南下，于10月15日打下锦州，歼敌10余万，俘敌东北“剿匪”总司令部副总司令范汉杰。截断了北宁线，封闭了东北与华北的陆上通道。长春守敌动摇，一部起义，一部投诚，长春顺利解放。第二阶段从10月20日开始至28日，进行了辽西会战，东北野战军全歼了妄图重占锦州，夺路南逃的廖耀湘兵团10万余人。第三阶段从10月29日至11月2日，东北野战军解放了沈阳和营口，东北全境得以解放。辽沈战役共歼敌47万人，解放了东北全境，连同其他战场的胜利，人民解放军上升为300万人，国民党军队则下降为290万人。全国军事形势出现了一个新的转折点。
淮海战役从1948年11月6日发起，至1949年1月10日结束，分为三个阶段。第一阶段从11月6日至22日。华东野战军主力在徐州以东碾庄地区，围歼敌人黄伯韬兵团，击毙敌兵团司令黄伯韬。敌第三绥靖区副司令官、中共地下党员何基沣、张克侠率部23000人在贾汪、台儿庄地区起义。从11月23日至12月15日，是淮海战役的第二阶段。主要作战目标是歼灭由豫南赶来增援而孤军突击的黄维兵团。中原野战军在华东野战军一部的配合下，全歼敌第十二兵团于双堆集地区，生俘兵团司令黄维。在此期间，国民党徐州“剿总”副总司令杜聿明率领邱清泉、李弥、孙元良三个兵团撤离徐州，被华东野战军主力合围在陈官庄一带，孙元良兵团被歼灭。第三阶段从12月16日至1949年1月10日。人民解放军发起总攻，全歼邱清泉、李弥两个兵团，击毙兵团司令邱清泉，生俘副总司令杜聿明。至此，淮海战役胜利结束。这次战役共计歼敌55.5万人，解放了长江中下游以北的广大的地区。
平津战役是1948年11月29日至1949年1月31日之间进行的。平津战役第一阶段从1948年11月29日至12月21日，根据中共中央军委确定的对平、津、张实行围而不打或割而不围的作战方针，人民解放军完成了对平、津、张的战略包围和战役分割任务，使敌人失去南逃或西窜的可能，造成了解放军从容歼敌的态势。第二阶段从12月21日至1949年1月15日，人民解放军按照先打两头、后取中间的作战方针，先歼灭新保安之敌两个师，接着歼灭由张家口突围之敌七个师，并于1月14日总攻天津，全歼守敌13万人，生俘敌警备司令陈长捷。第三阶段从1月16日至31日，在中共北平地下党组织和民主党派无党派爱国人士的有力地促进下，经过谈判，傅作义率部25万余人接受和平改编，北平和平解放。整个平津战役共歼灭和改编敌军达52万人，华北基本上获得解放，并使华北、东北这两大解放区完全连成一片。
三大战役的胜利，使人民群众胜利地完成了与敌主力的战略决战。三大战役共进行了142天，歼灭敌人173个师，共计154万多人。连同在此期间其他地区的作战，人民解放军共计歼敌182万人。这意味着国民党赖以维持其反动统治的主要军事力量基本上已被消灭殆尽。三大战役的胜利，奠定了人民解放战争在全国胜利的巩固基础。