五月二十三日，毛泽东再次来电，还是要求坚守长春，原因是：“我们正在南京谈判让出长春，交换别的有利条件，但必须守住长春，方利谈判，否则不利。”可是，由于撤退已经实施，毛泽东的命令已无法执行。彭真致电中央：“长春方面幅员广大，周围地势平坦，我兵力不足，不可能固守。为避免被迫作战，我们决定撤出长春。我们昨夜退出，现已抵哈尔滨，林仍率主力在前线指挥。”
实际上，国民党军占领四平之后，并没有立即攻占长春的打算，原因是蒋介石担心杜聿明兵力不足，如果战线拉得太长，容易出现意外。同时，由于苏军还没有完全撤出东北，蒋介石还担心攻占长春会引起苏军的干涉。他派副总参谋长白崇禧去沈阳，指示杜聿明固守沈阳、锦州，确保东北与平、津之间的联络，不要轻易发兵北进。白崇禧在与杜聿明交换意见后，两人都认为蒋介石的顾虑没有道理：现在一旦放过林彪的部队，让他得以休整，等他强大了“倒真值得顾虑了”。
况且，国民党军不惜一切打下四平，就是为了占领长春。杜聿明保证只用新一、新六两个军就能拿下长春，白崇禧随即表示只要“一周之内下长春，老蒋看打了胜仗，没有不高兴的”。五月二十一日，在杜聿明的命令下，国民党军多路纵队乘坐汽车和坦克，向撤退中的东北民主联军进行猛烈追击。林彪虽下令“各部队如遇敌时，向敌进路的侧面转移，避免单独决战”。但撤退中的部队在敌人凶猛的进击下建制均被打乱，已经无法形成有效的反击作战能力。
这段时间，发生了一件令林彪十分痛苦的事：掌握大量机密的东北民主联军作战科长王继芳背叛投敌了。王继芳少年时参加红军，走完漫长的长征路之后，毕业于延安抗大。部队从四平撤退的时候，这个作战科长突然失踪。国民党军有关资料说，王继芳之所以投诚，是“他在四平街爱上了一个女人”。王继芳所提供的东北民主联军目前军力的机密情报，是导致杜聿明穷追不舍的重要原因。
五月二十三日，国民党军占领长春。
蒋介石对国民党军的凌厉攻势感到万分惊喜，他在致东北军事三人小组和北平军调处执行部的电报中说：“甚望共产党军队能幡然悔悟，切念萁豆相煎之痛，同懔骨肉相残之耻，为国家多留一分元气，为人民保存一线之生机，从速履行停止冲突之协议，遵守整编方案，化干戈为玉帛，化戾气为祥和，团结合作，完成革命建国之使命。”
原想一鼓作气打到哈尔滨的国民党军，在松花江南岸突然停滞不前了。
这让原准备继续北撤的林彪都感到了意外。
蒋介石到东北来了，他的到来打乱了杜聿明的作战部署。
就在各部队停在松花江南岸，等待下一步作战命令的时候，蒋介石在杜聿明的陪同下出席了沈阳市民的欢迎大会。由于进入东北的国民党军各级将领都前来拜望，前线的战事自然也就被搁下了。紧接着，东北民主联军南满部队为牵制国民党军北上，突然向位于鞍山和海城的国民党军第六十军一八四师发动了攻击。鞍山若失，沈阳等于门户洞开。杜聿明限令孙立人的新一军“于二十六日前集结辽阳，迅速解海城之围，并收复鞍山”。