四平保衛戰從4月18日開始。敵新一軍在飛機和猛烈炮火掩護下，以新三十三師沿鐵路、新三十八師沿公路，向四平市區輪番進攻。我守城部隊為保一旅一個團和七縱即萬毅部的二個團，共六千人。敵人進攻延續數日之久，進展甚微。
為了加強對敵防禦和迂迴，林彪變防守為進攻，以進攻代防守。他命令山東一師、二師和華中三師八旅、十旅、獨立旅向四平方向西北延伸，以華中三師七旅加強七縱的防禦陣地，七旅原在城北三道林子的防務由長春南下的山東七師接管，形成以四平市區為中心，從東到西蜿蜒伸展百餘里長的防線，鉗制住了蔣軍的攻勢。到4月27日，雙方經反覆拉鋸戰，形成膠著對峙狀態。
在四平激戰期間，黃克誠從西滿打電報給林彪，建議適可而止，不能與敵人硬拼。他理由是：“敵人一開始進攻的時候，打它一下子，以挫敵銳氣，這是可以的。現在的情況是敵人傾巢而出，與我決戰，而我軍暫時尚不具備決戰的一切條件。因此應該把大城市讓出來，讓敵人進來，我們則應到中小城市及廣大鄉村去建立根據地，積累力量，等到敵人背上的包袱沉重到走不動的時候，我們再回過頭去消滅它，那時候我們就主動了。”
黃克誠連續給林彪發去好幾封電報，建議他從四平撤退。但林彪既不回電，也不撤兵。黃克誠無奈，又給中央發去電報，對堅守四平提出異議。中央同樣不予回答。
對於林彪和中央的態度，黃克誠感到萬分奇怪。這個謎團直到十四年後才解開。在廬山會議期間，毛澤東與黃克誠閒聊。黃克誠談到四平保衛戰林彪決策有誤。毛澤東問道：“難道四平保衛戰打錯了？”黃克誠解釋說：“開始敵人向四平推進，我們打他一下子，這並不錯。但後來在敵人集結重兵尋找我主力決戰的情況下，我們就不應該固守四平了。”毛澤東說：“固守四平當時是我決定的。”到這時，黃克誠才知道林彪不回電是有難言之隱。
其實，林彪並不想死守四平。從錦州開始，他就竭力避免與國民黨優勢兵力進行決戰，他的口號是“撤退、撤退、撤退”，“被動、被動、被動”。但是，中央不同意撤退。四平保衛戰期間，中央多次發來電令：“時局正在變化，望死守四平，寸土必爭”，“要打到敵人精疲力竭”。在一次電文中，中央甚至把四平保衛戰稱為“中國的馬德里”。
5月上旬，國民黨部隊又開始大規模進攻與四平毗鄰的本溪市。兵力已增加到十七個團。本溪是中共東北局等黨政軍機關的住地，僅有遼東軍區的十一個團防守，防禦面既寬且廣，外圍突擊力量薄弱，工事也不堅固，戰鬥形勢十分不利。5月2日，遼東軍區鑑於敵眾我寡，電告林彪，“死守本溪將是孤注一擲，對於長期鬥爭不利”。林彪同意遼東軍區撤出本溪。
進佔本溪的國民黨軍隊迅速向四平集結。5月15日，白崇禧、杜聿明集中十個師的兵力，組成三個攻擊叢集向四平街地區東北民主聯軍陣地發起全面進攻。
情況確是萬分危急，戰局的關鍵在四平右側的塔子山防線，這裡成為封閉東北聯軍的最後一個缺口。林彪電令三縱：“塔子山儘可能再支援一天。”不久，三縱回電：“新六軍攻佔西豐、平崗後，於晚六時進佔哈福站。”林彪厲聲重申：“再命塔子山守軍，至少明天要頂半天，不惜一切犧牲。”
林彪不顧中央電令，決心撤退，他把後方總政主任陳正人和野戰部隊政治部副主任陳沂叫到指揮部，口述《為撤退四平告全軍書》要點。他的心情十分複雜，說：“估計敵人明天就可佔領塔子山，廖耀湘（新六軍軍長）必定要以全力攻塔子山。塔子山如失守，敵人就可以從我後側迂迴，封閉四平我軍的退路，那時我們就完全處於被動，且有被殲之危險。”
對這次戰鬥，林彪用“頑強”來形容：“我們已經大量消耗了敵人，並贏得了時間。我們的保衛戰是頑強的，特別是我們每一個部隊，都在一定程度上得到了鍛鍊。”說到這裡，他忍不住長嘆一口氣，說：“只可惜我們後面沒有好好珍惜和利用這個時間。”看得出來，他對後方主持工作的負責人流露出強烈的不滿。他意味深長地對站在自己面前的所有人說：“和平空氣，在我們今天的東北是最害人的。我們對全部美械裝備的敵人還是估計不足，三縱的防線被新六軍迅速突破，影響保衛戰的全域性，這是最大的教訓。”
林彪親自起草電文，向中央提出棄守四平。5月19日，中央終於發出了給林彪的撤退令：“如果你覺得繼續死守四平已不可能時，你應主動地放棄四平，以一部在正面遲滯敵人，主力