二十七日，毛泽东为中央军委起草的电报到达：“化四平街为马德里。”(“马德里”，指的是一九三九年西班牙内战中“国际纵队”与西班牙人民一起为保卫马德里而战斗。)
毛泽东的态度是“化四平街为马德里”，林彪的态度则是“尽量化四平街为马德里”。四平八天的战斗，林彪已清醒地认识到目前我军作战的弱点：没有城市防御作战的基本经验，官兵们只知道向前方射击，缺乏与友邻部队策应的意识；火力配备的层次和纵深都不理想，无法形成有效的阻击火力；战场上没有统一的射击命令与信号，有的部队开火太早，致使敌人临近时弹药不足；部队交接阵地时没有顾及工事的交接，造成接手阵地的部队在工事已全部失效的情况下出现大量伤亡。然而，毛泽东要求林彪坚决保卫四平。
毛泽东的真实意图，不仅是以四平之战赢得谈判桌上的有利地位，而且还要在四平一线将国民党军的攻势彻底遏止，以期达到国民党占领沈阳以南，共产党占领长春、哈尔滨以北的平分东北的目的。
但是，本溪失守的消息传来了。
本溪失守后，解除了后顾之忧的国民党军迅速北上，向四平包抄而来。其中廖耀湘的新六军在右，陈明仁的第七十一军在左，已经回国的孙立人指挥新一军居中。东北民主联军本来就装备简陋，兵力不足，现在为防御国民党军的两翼包抄，防线又被拉长至五十多公里，兵力更见稀疏，火力更见单薄。由于防御的正面过于宽大，东北民主联军各部队主力都被置于阵地一线，惨烈的战斗导致的重大伤亡令各部队的兵力捉襟见肘。
此时，负责四平左翼防御的黄克诚提出了“适可而止，不能与敌硬拼”的建议。黄克诚先给林彪发电，但没有等来林彪的回音，更没有等来林彪撤退的命令。五月十二日，他直接致电中央，不但建议放弃四平，甚至建议放弃长春。
黄克诚还是没有接到任何回音。他不知道，在远离四平战场的地方，国共正在谈判桌上就东北问题激烈地讨价还价，而四平无异是一个重要的筹码，共产党人在这样的时刻绝不能轻易放弃四平。毛泽东十五日给东北局发来电报称：“四平街作战支持的时间愈长愈有利。”整整十三年后，黄克诚才明白当年在战场上林彪为什么没有回音。
然而，就在毛泽东发出这封电报的时候，东北民主联军保卫四平的最后时刻来临了。 廖耀湘指挥的新六军新编二十二师的一个团，在付出一个连的伤亡后，突破了东北民主联军第三纵队的防线。新六军由此乘胜推进。在泥泞的乡间小路上，国民党军用钢板铺路，六百多辆汽车、坦克和火炮强行通过，其推进速度之快、进攻强度之大，令负责阻援的第三纵队连连退守，新六军主力很快逼近四平地区。同时，东北民主联军在其他方向上的防御阵地也被相继突破，国民党军最后对四平防线的制高点塔子山形成三面包围。
塔子山距四平城仅十余公里，塔子山阵地上只有十九团。五月十八日，新六军在向塔子山进行了空前猛烈的炮击之后，步兵在飞机的助战下发动了强攻。十九团五连的阵地前突，八名机枪手全部伤亡，副班长杨甫南一个人轮流使用九挺机枪射击。防守核心阵地的三连和十连，面对敌人的集团冲锋，无一人后退。连续的激战令官兵们无法垒就工事和掩体，他们在犹如暴雨般倾泻的炮弹中血肉横飞。弹药全部用完之后，阵地上幸存的官兵们使用了石头和牙齿。最后，在这个不足百余平方米的小山头上，交战双方官兵的尸体达上千具。
林彪不断给塔子山方向打电报，先是命令“尽可能再坚持一天”，然后命令“最少明天要顶半天”。但是，在塔子山防御阵地上，官兵几乎伤亡殆尽。而奉命增援的部队轻信了老百姓的话，以为辽河水深难以徒涉，以至于没能及时赶到战场。林彪给毛泽东去电：“四平以东阵地失守数处，此刻敌正猛攻，情况危急。”电报发出几个小时后，十八日下午，传来塔子山阵地全部失守的消息。这时候，林彪下达了全线撤退的命令。历时一个月的四平之战结束。
四平之战，以东北民主联军的惨重损失成为一次失败的战例。不少人认为，四平之战是在对时局的错误估计下发动的，是在不宜进行大规模防御作战时进行的一次得不偿失的消耗战。在诸多要素均处于劣势的情况下，与优势交战对手争夺一城一地的得失，不但导致了八千多官兵的伤亡，而且在战略上也陷入了被动。
四平失守之后，东北民主联军继续向北撤退。毛泽东来电要求他们坚守长春，罗荣桓、林彪、彭真等东北局领导讨论后，还是作出了放弃长春的决定。于是，林彪负责组织部队撤退，罗荣桓和彭真组织东北局机关撤往松花江以北。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。
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，同懍骨肉相残之耻，为国家多留一分元气，为人民保存一线之生机……”
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止不前了。
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。
蒋介石到了长春。在这里他告诉郑洞国和廖耀湘：“政府经与中共方面谈判，决定在东北战场实施短期停战，倘无情况变化，停战令可能在近日下达，你们务必做好充分准备。”
可是，令蒋介石吃惊的消息传来了：共产党将领陈毅集中了山东野战军的全部主力，向山东战场上的国民党军发动了大规模进攻，先后解放了胶县、泰安、德州、枣庄、高密等城镇，不但扩大了山东解放区的地盘，而且威胁着国民党军控制的津浦和胶济铁路的畅通。蒋介石被迫把准备调往东北的两个军紧急调往了山东。
随着各地战事的频发，马歇尔对蒋介石的压力开始升级，他通过宋子文转给蒋介石一封措辞严厉的电报：“国民政府在满洲继续前进，你并未采取任何行动以停止冲突，使我作为一个可能的调解人的工作陷于十分困难，也许不久实际上陷于不可能了。”马歇尔的火气来自魏德迈写给他的一封信，信中说国民党政府的舆论工具正大肆散布马歇尔中了共产党人的奸计，一家报纸上甚至登出一幅马歇尔穿着八路军军装、打着八路军绑腿的漫画。马歇尔郑重地告诉蒋介石，国民党军队如果不停止进攻，美国就立即中断对华援助。
国民党军对林彪部的追击就这样停止了。
一九四六年六月六日，国共双方再次就东北暂时休战问题达成协议。
从此，东北民主联军与国民党军隔松花江对峙。东北的大城市之一哈尔滨始终由共产党人占据着，松花江以北地区因此成为共产党人在东北的坚固后方基地。
