中央既然下决心要死守四平几个月，林彪也只能勉力执行。他于接电当天就致电各部队首长，要求坚决执行党中央关于死守四平的电令，争取大量杀伤敌人，挫敌攻势，延误敌人占领时间，以便造成今后作战的有利形势，并挫敌锐气，使之丧失进攻信心。
但是对于毛泽东提出的采取灵活战术，在十天之内寻机大量歼灭进攻之敌的提议，他则表示实行困难。他报告称：近十日内恰值夜间无月亮，不便我大军作战，又因地形平坦及新一军已构筑阵地，且七十一军及五十二军六十军各一个师已与该军靠拢，故在十日内歼灭或击溃该军全无可能。
“进入东北之敌，为国民党最精锐的，新一军又为其最强者。故我军虽英勇作战，弹药消耗甚多，但只能作部分的消灭与击溃敌人，而难于全部击溃与消灭。”
中共占领长春，成为国共谈判的一个更大的死结。蒋介石坚持中共不退出长春就不停止进攻，周恩来受命不停止进攻、停止运兵就不与蒋谈长春问题，国共两党就东北问题的谈判进一步走入死胡同。
由于军事上坚守困难，中共中央这时已在考虑妥协的办法。28 日，毛泽东电询林彪和彭真：“请考虑打下去为有利，还是迅速停战为有利？”29 日，民盟提议中共军队退出长春，国民政府只派行政人员和平接收，不派军队进入。同时国共重开政治谈判，依据政协决议和整军方案精神解决东北问题。
这一让步符合蒋介石坚持的中共必须先退出长春才可谈停战的条件，且在事实上将长春交还国民党，马歇尔表示认可，周恩来亦倾向于可以接受。中共中央反复研究，亦决定就此妥协。
“毛泽东当即电告林彪，务必再坚持两天，“望死守四平，寸土必争”，因“时局正在变化，明后日可能签订停战协定”。不想，蒋介石对这一妥协方案仍旧断然拒绝。
既然没有台阶好下，中共中央不得不破釜沉舟。
毛泽东于 5 月 1 日电告林彪：“蒋介石已拒绝马歇尔、民盟和我党同意之停战方案，坚持要打到长春。因此，我们必须在四平、本溪两处坚持奋战，将两处顽军打得精疲力竭，消耗其兵力，挫折其锐气，使其以六个月时间调集的兵力、武器、弹药受到最大消耗，来不及补充，而我则因取得长、哈，兵力、资材可以源源补充，那时便可能求得有利于我之和平。”
而为了便于林彪可以尽其所能地调集东北的兵力，“控制强大机动部队，养精蓄锐”，以彻底挫败国民党军的攻势，毛泽东更明确指示：东北前线一切军事、政治指挥统属于林彪。”
四平方向战场自 4 月底以后开始进入到双方对峙的状态，双方均难以取得军事上的进展。然而，由于杜聿明病愈复职，发现四平、本溪两点平行进攻效果不好，随即调整作战部署，首先集结主力进攻本溪。
再加上林彪 4 月下旬将本溪方面程世才的第三纵队将近三个旅的兵力调往四平方面，本溪方面防守部队只剩下十一个团的兵力。结果，杜聿明只集中了五个师约八万人，在空军的有力支援下，从 4 月 28 日起发起全面进攻，担任本溪保卫战的中共部队防线遭到突破，终于无法达成死守任务，于 5 月 2 日全部撤出防御阵地。
本溪陷落，国民党军主力之一新六军得以加入四平方面的作战，林彪防守四平的计划受到严峻考验。
这时，辽东军区第三纵队和杨国夫师即将相继赶到四平前线，林彪可以用来保卫四平的兵力已经达到十四个旅之多。由于处在对峙状态的前线一时不必投入如此多的部队，因此毛泽东明确要求林彪考虑，不要轻易使用这支援军，以留到能够根本改变战局的关键时刻让其发挥作用。
据此，林彪于 5 月 1 日提出开辟第二战场，造成前后夹击新一军之势的作战设想。考虑以第三纵队主力两个旅插向四平以南，夺取泉头车站，然后向开原、昌图扫荡，切断新一军的粮弹供给线。万一不能展开时，则占领铁岭一段，构筑工事坚守阵地，与四平守军相互配合，用夜战夹击新一军。
毛泽东 3 日已在考虑建立第二道防线的问题了。他提出：除坚持四平阵地外，应速准备公主岭及他处之第二线阵地。研究了林彪的计划后，毛于 4 日表示同意。
林彪于 4 日夜部署刚刚完成集结的第三纵队第七、第八旅进占双庙子以南地区，夺取泉头车站，并令第三师独立旅向四平以南之昌图、开原进攻，截断沈阳至四平区段铁路交通。另以保三旅主力在开原以南地区配合作战，力图对四平前线之敌形成两面夹击之势。
不料此时国民党军正面兵力雄厚，各部衔接紧密，第三纵队南下行动很快即受到国民党军第一九五师的拦截，其第五十师第一五零团随即亦加入作战，再加上原在辽阳、大安平、本溪一线的新六军及第八十八师这时也全面北上，协同担任四平以南护路任务的第一八二师也投入到对中共第三纵队主力的作战中，第三纵队两旅兵力遭受强致围攻，无法达成任务，林彪开辟第二战场的计划因而落空。
眼看本溪陷落，南满国民党军主力陆续投入四平方面的作战，黄克诚明确提议放弃四平并让出长春。
时至于此，毛泽东和中共中央已经不能不放弃四平和让出长春了。中共中央致电林彪、彭真，说明争取马歇尔之必要，并提出让出长春的建议。电报称：鉴于蒋坚持中共军队撤出长春和目前东北的战局，“请你们考虑，军事全局，再打下去是否有利，应否考虑有条件的让出长春，换得其他地区的合法，并取得时间整补部队，以便将来之用？
虽然基本上确定了放弃长春的方案，中共中央在15日当晚仍要求林彪继续坚持抵抗，称：“四平街保卫战支持的时间愈长愈有利”。可是，就战场形势而言，中共已经没有在谈判桌上继续与国民党周旋的时间了。
18 日，国民党军全线猛攻四平，并以陆空火力狂轰滥炸，战斗迅速白热化。林彪当天紧急致电东北局并告中央电称：“四平以东阵地失守数处，此刻敌正猛攻，情况危急。”他为此紧急抽调第三师第十旅前去增援，却不料新六军动作更快，全力围攻四平街东南最高点塔子山，并于当天下午攻占这一制高点。
塔子山的陷落，使国民党军得以居高临下直接轰击四平街守军，并可以从左、右两翼迁回四平侧后，四平保卫战的整个防御体系因此立即动摇。至此，林彪不得不一面组织部队迅速后撤，一面致电中央和东北局，说明：“敌本日以飞机大炮坦克车掩护步兵猛攻，城东北主要阵地失守，无法挽回，守城部队处于被敌切断的威胁下，现正进行退出战斗。”
四平失守其实已在毛泽东等人的预料之中，接到林彪的电报后，他马上致电林彪并告彭真称：“如果你觉得继续死守四平已不可能时，便应主动放弃四平，以一部在正面迟滞敌人，主力撤至两翼休整，准备由阵地战转变为运动战。”
18 日当晚，林彪指挥下的东北民主联军极其隐蔽地撤出了四平各作战阵地，迅速北上，与国民党军脱离接触。至此，四平战役告一段落。