1947年11月5日夜晚11时，进攻各部队渡过滹沱河向石家庄开进，并突然包围了石家庄外围国民党军各据点。
1947年11月6日，攻城部队全线发起进攻。第3纵队由城西南，第 4纵队由城东北，实施主要突击;冀晋军区独立第1、第2旅由城西北，冀中军区独立第7、第8旅由城东南，实施辅助突击。至7日,相继攻克留营、西三教、柳林铺、南翟营、北翟营、东岗头和大郭村飞机场。与此同时,野战军炮兵击中石家庄发电厂,断绝了内外市沟电网之电源;各部队在火力掩护下近迫作业改造地形，迅速完成了纵横交错的交通壕，前锋直伸外市沟前沿。
8日晨，第4纵队攻克制高点云盘山。16时30分，攻城部队各炮兵群实施火力急袭，突击部队向外市沟防线发起攻击。第3纵队第7旅首先突破西兵营防线，攻克城角村、西里村,歼守军一部，击毁铁甲车一列。第4纵队第10旅由云盘山以西突破，攻占范谈村、义堂村等据点，歼灭保定“绥署”独立团主力。冀中军区独立第7、第8旅攻占东三教、槐底。冀晋军区独立第1、第2旅包围了北焦等据点守军。尔后，各突击部队在炮火掩护下，突破了外市沟防线，迅速向纵深发展。
10日16时，各攻城部队向内市沟防线发起总功。第3纵队第8旅爆破成功，突破内市沟防线，攻占西南兵营、东里村，歼灭了在坦克支援下反扑的第32师第96团主力。第4纵队第10旅突破内市沟后，连续打退第32师第94团的7次反冲击，迅速向铁路以东市区发展。冀中、冀晋军区部队全歼元村、彭村、北焦守军。11日，第2梯队第11、第9旅相继加入战斗。各部队勇猛穿插，分割围歼，充分发挥了军事打击与政治瓦解相结合的威力。在解放军猛烈攻击下，国民党军第32师残部收缩至大石桥，坚守核心阵地。12日晨，对大石桥发起总攻击。战至11时30分，全歼石家庄市区守军。第32师师长兼石家庄警备司令刘英被俘。随后，冀中军区部队又乘胜攻占了元氏县城。刘英被俘后，大石桥、石家庄火车站、正太饭店等要点不攻自破，11月12日晚11时，市区的国军停止了抵抗。向北突围的有400余人，后也于灵寿以东地区被包围。石家庄国共两军的攻防战经过六昼夜的战斗后以城破告终。
历史影响
石家庄战役于1947年11月6日发起，它是二次国共内战早期的一次典型的两军之间的攻防战。此役，歼国民党军2.4万余人，缴获坦克9辆，火炮100余门及大量机车、汽车和军用物资。
此役首开解放军城市(特别是平原地区)攻坚战的先例，积累攻城战斗的经验，切断平汉铁路(今京广铁路武汉至北京段 )，切断正太铁路(今石太铁路)和正德铁路(今石家庄至山东德州)的联系。使蒋军的华北集团(以傅作义为首)与华中集团的联系被切断。晋察冀鲁豫热蒙解放区完全连成一片。