廖兵团连日进攻受挫，而东北野战军主力已回师到达黑山附近地区，使廖耀湘动摇了攻占黑山、大虎山的信心。同时，自辽阳、鞍山南撤的国民党军第五十二军两个师已于24日抢占营口，后续部队也已占领鞍山、辽阳，打通了沈阳至营口的通道。廖耀湘在这种情况下，遂决定放弃沿北宁线正面进攻的计划，改由黑山、大虎山以东地区，经台安渡辽河向营口撤退。10月25日，廖耀湘兵团除以新六军、第二○七师第三旅和第七十一军继续攻黑山作掩护外，以其第四十九军、第三军第十四师、新六军骑兵部队为先头，经大虎山以东向营口方向迅速撤退。
为粉碎廖耀湘兵团南逃营口的企图，东北野战军立即命令第七、八、九纵队从右翼迂回到廖耀湘兵团侧后，与第五、六纵队从左翼对敌实施钳形夹击。命令第一、二、三、十纵队从正面突击，采取边合围、边分割的手段，求歼敌人。命令独立第二师向台安以北地区急进，断敌退路。当国民党第四十九军等进至台安西北魏家窝棚、六间房等地时，遭到第八纵队二十三师和奉命由盘山北进的独立第二师的突然截击，双方遭遇后展开激战，从早晨打到黄昏，廖兵团虽多次冲击，均被野战军击退。随后野战军右路大军陆续及时插入大虎山、台安之间，堵住了廖耀湘兵团南北的通路，在野战军坚决打击下，廖兵团不得不停止前进。
廖耀湘南撤受阻，他估计退往营口的路已被切断。于是改变计划，急令各军分头向沈阳方向撤退。这时一贯主张固守沈阳的卫立煌极力组织配合，命令留守在辽河东岸的新一军，暂编第五十三师进占台安、卡力马一线，搜集船只，并命令工兵在辽河上架桥接应，但为时已晚。第六纵队已于25日夜进至北宁线之厉家窝棚、姚家窝棚一带；第五纵队于26日凌晨进至二道境子、郑家窝棚之线，截断廖兵团向新民、沈阳的退路。野战军不怕伤亡，不顾疲劳，坚决阻住敌人逃回沈阳。与此同时，廖兵团新六军在康家屯、前尖岗子等地的攻击，也为第八纵队所粉碎。至此，廖耀湘兵团主力9个师被东北野战军合围在黑山、半拉门以西的沿公路两侧地区。另3个师被合围在大虎山以东、义和庄、康家屯之间地区。因廖耀湘多次被迫改变突击方向，其所属部队已陷入极大的混乱状态。在北平指挥的蒋介石眼睁睁地望着廖耀湘兵团被围而无力救援。只好无可奈何地哀叹“东北全军，似将陷于尽没之命运。寸中焦虑，诚不知所止矣！”
26日拂晓，东北野战军展开对廖兵团大规模围歼战。各部队按预定计划，在黑山以东、大虎山东北、绕阳河以西、无梁殿以南、魏家窝棚以北纵横约120平方公里的区域内，趁敌混乱之际开展向心突击。第一、二、三、十纵队，第六纵队十七师和炮兵纵队主力由黑山正面自东向西突击；第七、八、九纵队由大虎山以南，自南向北突击；第五、六纵队跨北宁线，由二道境子绕阳河以东向西突击。各纵队发扬高度的机动作战精神和战斗积极性，不怕疲劳，不怕伤亡，大胆插入廖耀湘兵团各部队之间，打乱敌人的部署。
当晚，第三纵第七师攻占胡家窝棚，在混战中一举摧毁廖兵团指挥所。
接着，敌各军各师指挥机构也相继被摧毁。廖耀湘等指挥官无法掌握部队，不得不夹在溃兵中东奔西突。敌新一、新三军军长见势不妙，只身逃回沈阳。部队失去指挥，溃不成军。人马车炮挤在一起，慌乱不堪。
野战军乘机向敌纵深勇猛穿插，实施分割围歼。一时，辽西战场上，到处呈现壮观无比、动人心弦的歼敌场面。各纵队积极主动寻敌作战，广大指战员发扬英勇果断和灵活机动的战斗作风。哪里有枪声就朝哪里追，哪里有敌人就向哪里攻击，争先恐后地抓俘虏。在东北野战军强大的攻势面前，国民党军已无法组织抵抗，纷纷投降。
在野战军打扫战场和清理战俘时，发现兵团司令廖耀湘已败阵脱逃，不知去向。有关部门立刻发出通缉捉拿廖耀湘指令，要求沿京沈交通要道各村街组织民兵、妇女、儿童、各行各业，特别是街摊、饭店、旅店，严密堵卡，张网以待，积极搜捕，决不放过一个可疑的人。
在离胡家窝棚不远的地方有一个叫中安堡村的地方，村农会武装队长赵成瑞自从接到通缉捉拿廖耀湘的指令后积极行动起来，带着民兵到村内村外到处搜查。
这天晚饭刚过，群众向赵成瑞反映，有11个可疑人到谢家旅店投宿，这些人身体高矮胖瘦不均，说话南腔北调，神情颓靡沮丧，都化装成老百姓的模样。
赵成瑞听后，立刻奔向谢家旅店。
到了旅店后，赵成瑞首先拿过店簿，翻开一看，这十几个人有的自称是跑行情的，有的称是难民，还有的称是投亲的。
赵成瑞要店主把这十几个人叫来盘问。当他提问到一个上中等身材，体态较胖，大脸盘，戴一副深度近视镜，头戴农民破毡帽的中年人时，这个人点头哈腰，自报说：“我叫胡庆祥，现年45岁，原籍江苏，现住黑山县姜屯，来往于沈阳、天津之间，跑行商，昨天被国民党的败兵抢走衣服、财物，无奈到一村子，央求老大爷换上这套装束，不然就得冻死。”
赵成瑞郑重地问：“你有证明吗？”
这个人忙说：“有、有。”慢慢腾腾从腰兜掏出个“证件”。赵成瑞接过仔细一看姓名相同，但照片面貌不像，更感到可疑，便厉声追问道：
“这身份证不是你的，快说实话，你是干啥的？”
这个人自知心中有鬼，他身子不由自主地一颤，但仍假装镇静，沉默无言。
在赵成瑞的紧紧追问下，他又编造说：“我和熊式辉（蒋军东北行营主任）是亲戚，1946年来东北，在政委会做办事员，嫌钱少不干了，跑起行商，我家现住沈阳。”
眼看问不出什么情况来，警惕性很高的赵成瑞决定把这些人送到区政府去。
押着这些人快到区政府的时候，区政府门前已经点上明晃晃的马灯，照如白昼。尽管已经天黑了，但区政府繁忙异常，大家都在忙活着配合部队清理物资，收治伤员。因为实在太忙了，区长杨耶建议赵成瑞和民兵们带着11个人找农会。
在押着这11个人去往农会的途中，行至街西头石桥子村时，这伙人不约而同地站住不往前走了。
赵成瑞厉声训斥他们：“你们想干什么！为什么不走了？”戴深度近视镜那个人低声说：“长官，我要解手。”赵成瑞瞥他一眼，点头表示应允。
然而，他解开裤带并没有解手，却从裤兜内掏出一个青布包，递到老赵面前小声说：“长官，这是我一点小意思，请收下吧。”略沉一会儿，又说：“请你高抬贵手，我们都是老百姓，放我们走吧！”
赵成瑞接过小包，一掂沉甸甸的，这更加重了他的怀疑。于是，他板起面孔，严正地说：“快走，到农会再说。”
当走到农会大门，戴深度近视镜的人又凑到赵成瑞面前哀求说：“长官，放了我们吧，你已收了我们的东西，还不放我吗？”
赵成瑞看了他一眼说道：“你看错人了，我不是国民党兵，见钱眼开，要钱不要命。我只知道干革命，打击敌人，保卫人民，你给我的东西，是你们的罪证，我马上交给政府处理。”
该人还想说什么，赵成瑞推了他一把，说：“少废话，快进去。”到农会办公室后，领导听了赵成瑞的汇报和见到贿赂的金元宝、金镏子，正要发问。突然，风风火火从外面走进来5名荷枪实弹的解放军，要求农会协助、搜查逃跑的廖耀湘。
区领导就将赵成瑞刚刚带来的这些人交给解放军检查。其中的一名解放军战士，打开手电筒，对坐在地上的11个人，挨个照。当照到戴深度近视镜人的头上时，这位解放军战士急忙高喊：“廖耀湘在这儿呢！”
廖耀湘当即束手被擒，被送往当地驻军。
28日拂晓，辽西会战胜利结束，在短短两天中，东北野战军全歼廖耀湘兵团5个军、12个师（旅）及特种兵部队共10万余人，其中包括被称为国民党军“五大主力”的新一军和新六军。俘获国民党军第九兵团司令官廖耀湘、新六军军长李涛、第七十一军军长向凤武、第四十九军军长郑庭笈、新一军副军长文小山等高级将领。从而取得了辽沈战役的决定性胜利。至此，辽沈战役第二阶段结束。
同日，中共中央和毛泽东向林彪等电贺辽西大捷，称赞这一胜利对于全国战局贡献极大。尚望激励全军，再接再厉，为全歼东北国民党军，解放沈阳而战！
10月27日，兴奋的毛泽东为新华社起草了关于辽西前线情况的新闻稿。在新闻稿中他指出：“由沈阳进至辽西的蒋军5个军，已全部被我包围和击溃，我军俘敌数万，现正猛烈扩张战果中。此5个军，即新一军、新三军、新六军、七十一军、四十九军，全部美械装备，由廖耀湘统率，在锦州作战时即由沈阳进至新民、彰武、新立屯地区。锦州攻克，长春解放，该敌走投无路，全部猬集黑山、北镇、大虎山地区，企图逃跑。我军迅移锦州得胜之师回头围歼，飞将军从天而降，使该敌逃跑也来不及。”“从15日至25日11天内，匪首蒋介石三至沈阳，救锦州，救长春，救廖兵团，并且决定了所谓‘总退却’，自己住在北平每天睁起眼睛向东北看着。他看着失锦州，他看着失长春，现在他又看着廖兵团覆灭。总之有一条规则，蒋介石到什么地方，就是他的可耻事业的灭亡。我东北人民解放军全军现正举行全线进攻，为歼灭全部蒋军而战。”
同一天晚23时半，毛泽东以中央军委的名义打电报给东北野战军领导，指出：“（1）围歼5个军，俘敌数万，极为欣慰。（2）当面敌人解决后，望以有力兵团（不少于3个纵队）星夜兼程东进，渡辽河，歼灭营口、牛庄、海城一带之敌，阻塞敌人向海上的逃路。（3）廖兵团被歼后，蒋介石将从葫芦岛运一部兵力加强营口，并令沈阳一带敌军向营口迅速退却，此点你们必须充分地估计到。（4）如果在目前数日内，沈阳一带敌军已经或正在向营口逃跑，则你们全军须迅速向营口、海城方向追击。”
零时30分，毛泽东又为中央军委起草复林彪、罗荣桓、刘亚楼电：“刚发27日23时半电给你们，接到你们27日18时电及11时半电，你们业已部署大军迅速向鞍山、海城前进歼灭沈阳南下之敌，甚好甚慰。希望你们立即抽出几个纵队于明28日兼程东进。如能于29日渡过辽河，则沈阳逃敌跑不掉，否则，沈阳之敌有于30日退到营口的可能。”