根据连日实地侦察和守军防御部署情况，3纵首长定下了攻克义县的战斗决心：以9师首先扫清火车站、老爷庙等外围据点，由南门西侧突破，尔后向神社胡同以东、东大街以南发展进攻；5师首先歼灭城西给水所外围之敌，由城西南角与9师并肩实施主要突击，尔后向北发展，歼灭北大街以西之敌；8师主力首先扫清城东外围之敌，由东门北侧突破，尔后向西发展，歼灭东大街以北之敌；8师23团及地方独立团配置在大凌河北岸担任警戒，打击可能突围之敌；7师位于松林堡一带为总预备队。整个战斗共分为三步完成：第一步，29日首先夺取城东、城南外围据点与地堡群；第二步，30日突破外壕、土圩，夺取东关、南关，扫清攻城道路；第三步，10月1日直接攻城。炮火准备后即行冲锋突破入城。
为加强步炮协同作战并能最大发挥炮火威力，炮1团野炮和榴弹炮各1个营编为第1炮群，由团长黄登保任群长，支援5师战斗；炮2团榴弹炮连、炮3团加农炮连和3纵炮团野榴炮营编为第2炮群。由3纵炮团团长杨云斋任群长、支援9师战斗；炮3团榴弹炮5个连和加农炮1个连、3纵炮团野榴炮营编为第3炮群，由炮3团团长宋承志任群长，3纵队炮团副团长蒋有泉任副群长，支援8师战斗；炮2团第1营2个连由炮纵直接指挥。负责压制敌炮兵阵地；高炮1团的1个连负责防空。保阵对空安全。28日，炮兵司今员朱瑞亲自率领炮兵部分团以上指挥员、到义县南山进行实地侦察。各炮群及分队利用3个夜晚作掩护。相继进入指定位置。做好了射击准备。
肃清外围
9月29日16时，义县城外炮声隆隆、枪声四起，在滚滚浓烟中，进攻部队呐喊着向敌各据点发起冲击，外围战斗打响。
在5师进攻正面和侧翼有老严家、老李家和吴家小庙三处据点。担任扫清外围据点任务的14团决心首先攻占城西南的老严家，该据点有守敌二个步兵排。一个重机枪班。11连采用掘壕抵近突破的战法迫近敌阵地50米处，在师、团两级火支援下奋勇发起攻击。守敌弃阵向北面老李家据点溃逃。连长李玉恒、政指芦庆林果断指挥全连乘胜追击，仅以伤亡3人的代价，将逃敌及老李家两个班的守敌近百人一举歼灭。14团趁势逼近敌外围重要支撑点--吴家小庙。
吴家小庙位于县城西南约150米处，守敌为两个加强排附l挺重机枪和2门60炮，虽然只有4栋房屋，但能得到城内强大火力支援。守军还在方圆50米的阵地上构筑了5个大地堡、21个小地堡，四周挖有4米宽、3米深的外壕，壕外设有绊脚索、梅花桩、地雷、铁丝网等五道障碍物，有交通沟和暗道直通城内。吴家小庙据点是突破口外的一个钉子，能否按时攻下吴家小庙。直接关系到攻城部队能否按时发起攻击。吴国璋师长亲自组织准备和具体部署。14团决心以曾获“无坚不摧”荣誉称号的10连担任攻坚任务，并以火炮12门、轻重机枪24挺支援战斗。团长薛剑强、政委任茂如、3营营长刘培珍亲自参与指挥10连行动，副团长王扶之指挥炮火支援，参谋长吴宝光指挥机枪支援。
