作戰策略是攻城與打援兩頭兼顧，以心理戰作輔助
我計劃集結所有兵力，發起一次決定性的攻擊。為此，我將集中第3、第4縱隊，冀中軍區獨立第7、第8旅，冀晉軍區獨立第1、第2旅以及軍區炮兵旅，總計5.5萬余人，進攻石門 。同時，第2縱隊及獨立第9旅，第3、第9軍分區部隊將在定縣南北地區部署，占據有利地形，構建多層防禦陣地，以抗擊從保定方向增援的國民黨軍隊。
（評：既攻城又打援）
進攻石門的詳細部署如下：第3縱隊將從西南方進攻，第4縱隊將從東北方進攻，擔任主攻任務；冀中軍區部隊將從東南方進攻，冀晉軍區部隊將從西北方進攻，擔任助攻任務。此外，炮兵旅和從華東軍區調配的1個榴炮營將組成4個炮兵群。第一炮兵群將配備山炮、野炮、迫擊炮24門，支援第3縱隊作戰；第二炮兵群將配備山炮、野炮、戰防炮、重迫擊炮、榴彈炮17門，支援第4縱隊作戰；第三炮兵群將配備野炮12門，作為炮兵指揮所的機動火力。
（評：兵力部署主要在西南和東北方向）
此外，為了加速石門守敵的瓦解，晉察冀軍區將在清風店戰役中釋放約960名被俘虜的敵軍軍官。經過教育後，他們將被分批釋放回石家莊。此舉旨在實施心理戰，動搖守城敵軍的軍心。
野戰軍領導楊得誌司令員宣布：我們已經集結了野戰軍主力和冀中、冀晉部隊七萬余人，以三倍於敵的絕對優勢兵力，堅決奪取石門，取得勝利。不僅在戰役部署上要集中優勢兵力，在戰術部署上也必須集中優勢兵力。我炮兵旅要集中大部炮火，配屬給4縱，為步兵開辟沖鋒道路，火力必須高度集中 ，分散是不允許的。
經過首長研究和認可，炮兵旅最後決定在敵人第一道防禦地段，在範談村的幾十米的突破口上，給他們準備下了三四十門火炮。在當時火炮數量很少的條件下，敢於集中這樣多的炮火，應該說，是「集中優勢兵力、各個殲滅敵人」思想指導的結果。
（評：主要從城東北方向突破）
晉察冀野戰軍各部到達指定位置
在11月6日的黎明分時，楊得誌率領晉察冀野戰軍司令部 全體指戰員悄然抵達槁城西南的北馬村梨園李莊。他們決定在日出後迅速發動攻擊，各部隊也都在規定時間內，在指定地點完成了集結。
11月3日，第2縱隊、獨立第9旅、第3和第9軍分區部隊已進至定縣以內的新樂以東、沙河以北地區。他們精心挑選了有利地形和村莊，主要依靠唐河、沙河、滹沱河設定了四道防禦陣地，以阻截敵人的增援 。
第3縱隊在11月2日進至石門西南的南北同冶、西龍貴山、下尹村等地，準備從西南方向對石門發起攻擊。
第4縱隊在11月4日進至故獻以西地域，計劃首先以部份兵力將石門以東及東北市區外圍的敵人分割並圍殲，然後從東北方向向市區發起攻擊。
冀中軍區部隊和冀晉軍區獨立1旅、獨立2旅及第4分區部隊在3日拂曉分時分別完成了在石門東南和西北地方的集結，準備從石門的東南方和西北方進行助攻。
歷時6晝夜的石門攻堅戰（11月6日晨至12日中午）
1、外圍戰鬥
1947年11月6日晨，晉察冀野戰軍對石門發起攻擊。攻堅戰非常激烈。
在激烈的攻堅戰中，第3縱隊與7日拂曉前，成功占領了西郊和南郊的多處要地，包括留營、張營、大車行、北杜村、王村和西三教等地。
與此同時，第4縱隊也取得了顯著進展，占領了東郊和東北部的柳辛、桃園村、小沿村、南翟營、北翟營、談固村、北宋和方北等地。冀中軍區部隊則控制了東南郊的大安舍、大郭村、馬莊和西莊，並對飛機場實施了包圍。
到了7日拂曉，冀晉軍區部隊完成了對飛機場的包圍。為了保護其唯一的空中通道，敵人於當日8時組織了保安第9團主力進行反撲。獨立第1旅和第2旅從東北和西北兩面夾擊，殲滅敵保安第9團1個營，成功占領機場，切斷了敵人唯一的對外通道。敵人因此陷入了困境。同時，冀晉第4軍分區解放了獲鹿城。
7日17時至8日佛曉4縱獲得雲盤山的勝利
7日17時，第4縱隊第10旅在邱蔚和傅崇碧的指揮下，開始向雲盤山發起攻擊。
雲盤山，距離外市溝約600公尺，是一個制高點，高約15公尺，面積240平方米。在石家莊東北部一馬平川的地形中，它顯得格外高大。日軍占領時，在此山修築了碉堡。國民黨第3軍「接收」後，以山上的一座廟宇為核心，進一步修築了永久性或半永久性的防禦工事，從山頂到山腰，以戰壕連線13個堅固碉堡和地堡。山下有內外壕溝兩道，寬6公尺、深11公尺，溝間架了一道電網。山上山下另有地道相通。守敵為保警大隊1個加強連，配置了4挺重機槍、9挺輕機槍、4門60炮，以工事為依托，組成了明暗交織的上中下三層火力網，自詡為「鐵打的雲盤山」，準備長期固守。
雲盤山是敵人伸向東北方向的一個據點。其守敵保安警備隊、還鄉團等土頑都是以地主、惡霸、土匪為骨幹組成的，政治上極為反動，奸淫燒殺，無惡不作，人民恨之入骨。這批亡命之徒，為了活命，憑借堅固工事和居高臨下的有利地形，與我頑抗，並以火力控制著東北角，拼死阻止我軍向外市溝接近。形勢擺得很清楚，要想在範談村地段突破外市溝，必須首先奪取雲盤山。
配屬給第10旅的野戰軍炮兵群在300公尺距離向雲盤山核心工事進行直射，炮彈在核心工事上爆炸。硝煙散盡，但從望遠鏡裏發現工事竟完好無失真。7日晚的第一次進攻未能奏效，顯然，第10旅碰上石門市大戰中第一塊難啃的骨頭。
夜幕降臨，黑暗籠罩著大地，陰森森的雲盤山敵人碉堡，像一座孤墳孤零零地矗立在曠野。敵人發射的照明彈劃破夜空把陣地前沿照得通明。機槍盲目地掃射著炮彈在我軍陣地周圍爆炸。
第10旅首長重新研究了對策決定采取坑道作業爆破和炮兵直瞄精確射擊雙管齊下的戰法將這座碉堡炸平！
當晚我坑道作業組和爆破組首先挖壕接近敵人然後我突擊隊10旅30團3營9連尖刀班的戰士用膠皮把的大砍刀連砍帶剁三下五去二地使電網一下子變成了不帶電的鐵絲網。接著副連長李長雲率七班摸進敵外壕搭上人梯在敵壕溝兩側內壁各挖了一個大洞裝上了100多公斤炸藥。
炮兵也在忙碌著在離敵人500公尺的一個土墳後面我91榴彈炮連的戰士們正在構築工事敵人還不時地喊叫著：「八路呀！我們這裏有饅頭……」戰士們低聲說：「別聽他們胡說八道咱們挖好工事後揍他幾發讓龜孫們嘗嘗老子的鐵饅頭。」
拂曉分時，我們發起了新一輪的強攻。天空漸漸泛起乳白色，晨星稀疏，透過薄霧閃爍著微弱的光芒。全團的火炮齊聚，炮連的戰士們在微光中瞄準了敵人的地堡。
「咣咣咣咣……」五發炮彈接連在敵碉堡內部爆炸，震撼著大地。「轟轟轟轟……」200多公斤炸藥也發出了沈悶的爆炸聲！
爆炸聲震動著大地，我步兵8連的戰士們，在猛烈炮火掩護下，冒著濃煙很快沖上雲盤山。他們發現核心工事依然完好，敵人並沒有全部被炸死，但大部份已被震暈，失去了抵抗能力。沖到前沿的戰士們迅速從射擊孔中塞進爆破筒，一個加強連的敵人被消滅得幹幹凈凈。
戰鬥只持續了20分鐘，勝利的號聲在雲盤山上響起。初升的朝陽照耀著山上的紅旗，顯得格外鮮艷奪目。
雲盤山被我軍占領後，我步兵主力迅速逼近敵之外市溝。敵人為了挽救垂死的命運，裝甲列車在範談村地段活動頻繁，並用猛烈的炮火向我步兵前沿實施瘋狂的轟擊，企圖阻止我軍前進。
在一個不顯眼的小溝旁，榴炮連的戰士們給敵人準備了一份「大禮」。當裝甲列車剛一停下來，就遭到了急速射，打得它口吐黑煙，機車被炸毀，癱瘓在鐵軌上動彈不得。直到夜晚，敵人才偷偷地用火車頭把它拖走。陣地上的炮手們開玩笑說：「保衛我們的步兵前沿，謝絕敵人列車參觀。」從此以後，敵人的裝甲列車再也沒敢在這裏露面。
2、進攻外市溝
在緊張激烈的外圍戰鬥進行的同時，我們的軍隊正緊鑼密鼓地籌備著攻打外市溝的行動。從6日的夜晚開始，各攻擊部隊便開始進行土工作業，旨在改造地形，為接下來的進攻做準備。到了8日的早晨，交通壕已經延伸到距離外市溝百米之內，坑道也挖到了外市溝的外沿。
第10旅的領導們迅速作出反應，他們指揮部隊將大炮部署在雲盤山上，對準市內的發電廠進行猛烈的轟擊。炮火精準，成功擊毀了發電裝置，使得整個石家莊的燈火瞬間全部熄滅。這一行動使得守軍用來阻擋我解放軍進攻的電網失去了作用。
7日黃昏，在朦朧的夜色下，我炮兵戰士以神不知鬼不覺的動作，在敵人前沿幾百米處，利用殘存的墻頭斷垣，占領了陣地，並進行了巧妙的偽裝。
11月8日下午4點，晉察冀野戰軍對外市溝發起全面進攻。
接到發起總攻的訊號後，各炮兵群迅速行動。炮兵戰士們揭開偽裝，將大炮對準敵人陣地。當炮口突然出現在敵人眼前時，敵人陣地上的敵人驚慌失措，發出狂叫。緊接著，我方炮兵陣地響起震耳欲聾的轟鳴聲，炮彈如暴風驟雨般傾瀉到敵人陣地上。山炮、平射炮、步兵炮、自動火器等各類武器齊發，鐵絲網、木樁、碉堡殼、敵人的屍體紛紛被炸飛到半空中。濃煙滾滾，敵方陣地陷入一片火海。
在猛烈的炮火掩護下，我方步兵奮勇向前，連續進行爆破和沖擊。
3縱7旅20團戰士李誌貴首先在外市溝西兵營成功爆破。他英勇無畏地沖在最前線，冷靜地埋好炸藥，拉響導火索。該團第2營趁爆破煙霧跨越市溝，迅速奪取敵人的前沿陣地，並繼續向兩側擴充套件，占領了農業試驗所。第1、第3營緊隨其後，占領了西焦村和西裏村。第21團也突入城內，占領了城角村、灑酒司等重要地點，並擊毀敵裝甲列車一輛。
下午4點半，第8旅第22團從西三教西北方向突破防線，第23團在振頭以西突破。兩團合力夾擊振頭鎮，大部份守敵趙縣保警隊被殲滅。戰鬥持續至9日清晨，除範村、元村、彭村、北焦、北村五點外，敵內外市溝之間的所有據點均被我軍攻克。
石門的第一道防線——外市溝，已被我英勇的戰士們成功突破。
各攻城部隊在炮火掩護下，采用連續爆破和突擊戰術，迅速攻擊了外市溝與內市溝之間的西兵營、範談村、槐底、中莊等大部份據點。隨後，我軍向內市溝推進。
3、進攻內市溝
內市溝是守護石門的第二道防線，也是至關重要的防線。一旦外市溝被攻破，敵軍第32師師長劉英感到緊張。他明白環繞石門市區的內市溝這道「天塹」對石門的重要性，沒有內市溝就沒有石門的安全。
在9日的夜晚，參戰的各個部隊在夜色的掩護下，冒著風雨開始了大規模的「土工作業」。
第一梯隊在敵軍前沿展開，他們先挖掘臥射掩體，然後逐漸構建成跪射和立射掩體，再把一些掩體加蓋成地堡。接著，他們將各個掩體和地堡橫向貫通，築成了塹壕。第二梯隊則負責構築縱向交通壕，而敵軍火力射程之外的交通壕則由民兵和民工負責構築。
到了第二天早上，當朝霞驅散了晨霧時，放眼望去，昨天還是平展的田野，一夜之間變得面目全非，仿佛經歷了一場神奇的變遷。數不清的掩體和縱橫交錯的塹壕、交通溝，遍布在內、外兩道市溝之間縱深2000公尺的開闊地帶。
10日的下午4點，我軍向內市溝發起了猛烈攻擊。各種火炮齊發，山野炮的炮彈怒吼著沖向敵人的高碉，戰防炮和步兵炮的炮彈則在敵人的低碉和火力點上爆炸。輕機槍密集地封鎖敵人的碉堡射孔，迫擊炮彈在敵人的野戰散兵陣地上炸開，重炮則對敵縱深實施壓制性轟擊。
與此同時，內部爆破和外部爆破同時進行，石門市在震耳欲聾的炮聲、爆炸聲中顫抖。到處是紅光閃爍，濃煙滾滾，瓦礫飛濺。第3縱隊第8旅第21團的爆破隊利用坑道爆破首先突入內市溝，僅用了6分鐘就開辟了通道。到了下午6點，全旅攻入第二防線，占領了東裏村和西南兵營。第7旅從西裏村突入，到了第二天上午7點，大部份部隊攻入市區，占領了中華路和復興路，並向北兵營發展。第4縱隊第10、第12旅自東面並肩突入市溝，占領了休門和中正路東側的市區。冀晉軍區部隊在11日攻克了北焦村，接著突入內市溝，向北兵營逼近。冀中軍區部隊除了一部份圍攻元村和彭村外，主力部隊從東南突入，占領了大興紗廠，向北發展進攻。到了11日下午12點，我軍突破了內市溝，攻城部隊全部進入市街戰鬥。
我軍采取了「破墻連院，大膽實施小迂回、小穿插」的戰術，與敵人展開了激烈的巷戰。經過了20個小時的激戰，石家莊市區大部份已被我軍占領。
到了11月12日早晨，我軍對大石橋地區的火車站、正太飯店等核心陣地發起了攻擊。守敵第32師師長劉英指揮殘部據守核心工事，負隅頑抗，妄圖固守待援。國民黨空軍出動轟炸機和戰鬥機對解放軍陣地實施空中打擊。為了加速進攻速度，第4縱隊將預備隊第11旅投入市街戰鬥。該旅奉命攻擊火車站和正太飯店。經過激烈的戰鬥，第11旅攻占了這兩個核心據點。當天早上8點，第3縱隊從西面和南面，第4縱隊從東面和東北面，冀晉軍區部隊從西北向守敵指揮中心大石橋地區發起猛烈攻擊。
激戰至上午11點，敵人停止抵抗，劉英等被俘。向北逃竄的敵軍400余人，也被第2縱第4旅全殲於靈壽以東地區。這場歷時6晝夜的石門攻堅戰終於勝利結束。
