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。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，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，这里的阵地原由万毅部的五十八团防守，由于伤亡过大，阵地被移交给第三师七旅。为了加强防御，林彪命令第三师十旅前往增援。七旅在之前的战斗中已严重减员，塔子山阵地上只有十九团一个团。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。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，林彪想的已经不是坚守四平的问题了，而是一旦撤退的后路被封死就有全军覆没的危险。他没等中央回电，下达了全线撤退的命令。
十九日，毛泽东致电林彪:“如果你觉得死守四平已不可能时，便应主动地放弃四平……准备由阵地战转变为运动战……”
历时一个月的四平之战结束。
四平之战，以东北民主联军的重大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。