海铁路南下，主要目的是攻占双河、磐石、辉北（海龙）、梅河口、通化、白山、抚顺等城，主力南下沈阳偏师向东开进，攻取中朝边境的集安、
临江等地，为下一阶段入朝作战做好准备：八月十九日安毅率五路军主力进占牡丹江，随即分出第二十三集团军南下攻打图佳铁路沿线城市，把几个战场连成一片，作为偏师的第十二集团军顺利光复方正县和通河县：三路军克复锦州，日军残部猖狂退往葫芦岛，李金龙命令第二十二集团军军长罗毅中将率部尾随追击，于次日光复葫芦岛。
八月二十一日，二路军左右两翼共六个集团军，在沈阳城西北部的皇姑屯顺利会师，稍事准备后于次日上午向沈阳城发起总攻击。此时沈阳城里的日军已经撤离完毕，残存负责维持秩序的日军没有负隅顽抗，而是诡异地再次选择了投降，至此东北最重要的城市沈阳已经落入安家军掌控。
八月二十三日，在牡丹江补充完燃料后，安毅亲率五路军发起强渡牡丹江的作战，此时由于连续多日大雨，牡丹江水暴涨，日军撤退时炸毁了牡丹江大桥，并依托江东防线，猛烈开火。安家军空军冒雨起飞参战，压制日军的火力，经过半日廖战，猛将鲁雄麾下的第六十师成功突破日军江防，在右岸占得一块据点。
随后，突破点由这个据点慢慢扩大，经过一天一夜连续战斗，全歼日军两万余人，成功打通通向三江平原的重要通道。
八月二十五日，沈阳城区的商铺恢复营业，周边地区的工厂恢复开工，一切都步入正轨。这天下午，一路军、二路军、三路军主力在沈阳会师，两日后大军集结，兵分三路，一路由顾长风统率，由南满铁路向南，进攻辽东半岛，一路由李金龙统帅，沿安沈铁路向东，攻略本溪、
凤城、东安等城市，进逼鸭绿江畔，叶成率其余部队，西进攻打山海关，从东面威慑关内，为正在库伦进行的和平谈判谋取更多的筹码。
由于辽南是日军经营多年的工业中心，为了确保完好无损地接收每一个地区，安家军的行军速度大为放缓，到九月中旬天气完全好转才攻占金州半岛的大连和旅顺，此时日军已经基本撤退完毕。
九月十二日，安家军在占领已经船去人空的旅顺港后，肩负日军大本营秘密使命前来的日军多谋本部战略战术副课长木下多闻中佐主动现身，要求觑见安家军指挥官，听到这位自表身份为三三年西南政府学院情报专业毕业，在巧妙安排下冒名顶替混入日军大本营的安家军特工带来了重要情报，官兵们不敢怠慢，立即将