东北战局日趋明朗，敌人纷纷料理后事，寻机撤离。因解放军未及时卡住营口海路，敌五十二军乘虚逃走。杜聿明又苦心调动葫芦岛各部一一登舟遁去，组织了一场颇有戏剧性的大撤退。
27日，敌“东进兵团”爬上了塔山，见解放军第四、第十一纵队去向不明，欲组织搜索追击。杜聿明从北平赴沈途中在葫芦岛做短暂停留，他告诉各军长、师长：
“情况变了，廖耀湘兵团可能完了，共军弄不好近日就要打锦西、葫芦岛。各部队立即回原阵地，坚守待命。”
众将领这才恍然大悟，再也不提“追击”二字了。
杜聿明抵达沈阳后，卫立煌正心急火燎地在司令部里转圈子，一见杜聿明进来就气愤地说：
“我早告诉老蒋，部队出了沈阳要全军覆灭，你看让我说中了吧。现在主力都打光了，怎么守沈阳！”
东北“剿总”连夜开会研讨下步行动。卫立煌说已电告第二〇七师和第五十二军撤回沈阳，增加城防力量。众人认为二〇七师离沈阳近，撤回来还可以。第五十二军从营口来则可能遭共军围歼，不如原地固守营口，把住一条海路，实在不行时还可撤到关里去。卫立煌想了想也就同意了。
28日上午，新一军军长潘裕昆和新三军军长龙天武只身逃回沈阳，廖耀湘兵团被歼的消息终于确实了。卫立煌非常失望，深叹不已。杜聿明也预感到沈阳不久会遭到围攻，建议卫立煌的总部也要依据战局变化，及时决策去留。然后他自己急忙登机南去，赶回葫芦岛部署防御和撤退。
30日上午，蒋介石派飞机到锦西机场，带来一封亲笔信，命杜聿明去沈阳督促周福成调整好沈阳城防。杜聿明当即登机前往，快要飞抵沈阳上空时，空军副总司令王叔铭从空中呼叫：
“光亭兄，沈阳战场已乱，千万不要降落，待我向老头子请示后再定。”
不久，王叔铭又来电说蒋介石要杜聿明不去沈阳，仍回葫芦岛。杜聿明在沈阳上空已看到下面一片混乱，解放军部队已炮轰沈阳机场，即决定飞到北平面见蒋介石，催促其下决心撤退葫芦岛的部队。中午时分，杜聿明飞达北平西苑机场，只见蒋介石身披一件黑斗篷，老脸涨得通红，正准备上飞机回南京。他一见杜聿明匆匆而来，以为葫芦岛也出了问题，急忙走过来询问。杜聿明报告了他在沈阳上空的所见所闻，请蒋介石当机立断，否则葫芦岛的部队也可能撤不出来。蒋介石当着部属的面却不愿服输，梗着脖了说：
“怕什么！你先回葫芦岛待命。”
这天晚上，沈阳“剿总”的高级官员卫立煌、赵家骧、潘裕昆、龙天武等挤在一架飞机舱里逃到葫芦岛。卫立煌下飞机的第一句话就是：
“唉，差一点与诸位见不上面喽！”
11月1日，蒋介石又电告杜聿明：
“卫立煌于30日逃走，沈阳只剩下周福成兵团孤守待援。你部应相机策应周福成战斗。”
杜聿明看完电报，苦笑地摇摇头，感到蒋介石在这种一败千里的形势下，还一味地意气用事、硬抗到底，甚至还想打回沈阳去，真是老糊涂了！
2日，沈阳解放的消息传来，蒋介石才下令允许葫芦岛的部队向关内撤退。但究竟怎么撤？他和身边的几位“高参”都没有个具体方案。弄得锦西葫芦岛一线的11个师终日惶惶不安，许多军官迫不及待地向杜聿明哭诉，自称本部有重要的机密档案、新式武器装备等等，要求先安排撤离。这个说走陆路快，那个讲走海路安全，吵得杜聿明大怒，喝令他们回部队待命。吓得大伙都吐了舌头。最后，只剩下侯镜如仍然唠叨说：
“船走得太慢，是不是指挥部队从山海关打出去？”
杜聿明不耐烦地说：
“老兄，十几个师一字长蛇阵摆开，又会被共军吃掉的。我这里早有计划，等船来了，先送你的部队走。”
3日，海军的船只按照杜聿明的方案赶来了，葫芦岛之敌开始分批登船。第六十二、第九十二和独立第九十五师仍回华北总部归建。第三十九、第五十二和第五十四军分别撤往上海、南京地区。杜聿明担心部队一撤开，留下后走的部队会军心浮动，解放军赶来会无力抵抗。所以，杜聿明对部队下撤退令是在极其机密的条件下进行的，公开不许讲撤退，只说向海边转移阵地，直到1个军登船完毕后，才发给军长船到达的地点。就这样，葫芦岛之敌十几万人撤退组织得较为从容。到12月8日，最后一批船靠岸，部队全部登船启锚后，杜聿明才松了一口气，自己和随行人员乘飞机逃往北平。
10日，东野第三纵队第九师进抵锦西、葫芦岛时，仅消灭了敌留守的警戒部队几百人。
