12日夜，第3纵队对唐官屯至青县，第4纵队对兴济至姚官屯，第2纵队和渤海军区部队一部对沧县城外围据点的国民党军发起攻击，连克数十处据点，进逼青县、沧县两城和兴济镇。冀中、察哈尔、渤海军区部队各一部分别在平汉铁路（今北京―汉口）徐水以北、大清河以北和津浦铁路（天津―浦口）唐官屯以北地区进行牵制作战。13～14日，各主攻部队冒雨攻城。第3纵队攻占青县城东关后，采取山炮抵近轰击、爆破、攀梯等手段突入城内，展开激烈巷战，于14日凌晨占领青县城。天亮后又向南追击40余千米，将突围逃跑之敌300余人全歼于沧县以北地区。第4纵队第一次攻击兴济镇失利，又组织第二次攻击，从工事较为薄弱的镇西北角突入，于14日黄昏全歼守军。第2纵队及渤海军区部队一部使用150千克炸药炸开沧县县城西门，突入城内，另一部从城北、城东、城东南角也相继突破城垣，激战至15日晨，全歼守军。与此同时，冀中军区独立第7旅及第10军分区部队攻占永清县城，毙伤守军1500余人，并破坏了北平至天津铁路；第8军分区部队攻克天津西南王口镇；察哈尔军区独立第4旅攻克平汉线之高碑店等地；渤海军区部队攻克天津以南大里八口等地；第5、第7、第9军分区部队破坏了北平至保定铁路。国民党军第16军及整编第62师、第92军第142师等部被迫由天津南下增援，原来准备增援东北的国民党军第94军第43师也收缩于天津。15日战役结束。