卫立煌到东北后，即集中兵力，固守要点。不管各地守军如何告急，不管蒋介石如何一再电令其派兵解围，他总是把主力集中于沈阳、锦州、长春附近，拒不出战。同时他加紧网罗旧属，收揽人心，开展部队的训练整顿，修筑工事。这些貌似积极的备战姿态，颇能掩人耳目。他常对周围的人说："共军目前的战法是围城打援，我们绝不能轻举妄动，上其圈套，只有蓄聚力量，固守沈阳，以待时局的变化。"（彭杰如：《卫立煌到东北》，《辽沈战役亲历记》，第47－48页，文史资料出版社1985年版）与此同时，卫密电汪德昭回国担任他的秘书处长，以便和解放军取得直接联系。（严如平：《民国著名人物传》，第649页）
蒋介石见战事吃紧，卫立煌又按兵不动，就急令卫打通沈锦线，将主力撤至锦州，阻止解放军入关，必要时可放弃吉林、长春，甚至将东北全部兵力退守华北。但卫立煌以解放军已占领锦州沈阳间的要隘沟帮子、国民當驻沈部队须经相当时期的整补方能投入战斗为由，拒绝了蒋的命令。因此，蒋卫之间的矛盾，越来越尖锐。
1948年5月初，蒋介石再次电令卫立煌打通沈锦线。他决心将主力撤到锦州，成立机动兵团以随时准备行动。但卫根本不同意，阳奉阴违使事情不了了之。（杜聿明：《辽沈战役概况》，《辽沈战役亲历记》第12页，文史资料出版社1985年版）15（《郭汝瑰回忆录》第304页，四川人民出版社1987年版）
9月24日，驻守锦州的范汉杰连电告急。同日，蒋介石急召卫立煌到南京，迫令卫由沈阳出兵西进锦州。卫表示沈阳兵力不足，不能西进，要蒋就近从关内调援军解锦州之围。蒋坚持原命，并派参谋总长顾祝同监督卫立煌执行命令。卫立煌回沈后，在军事会议上仍坚持己见，多数将领唯唯诺诺，无所适从。无奈，顾祝同只得溜回南京复命。
10月2日，蒋介石亲飞沈阳，撇开卫立煌直接授命廖耀湘组织机动兵团，以南下解锦州之围。同时命令葫芦岛的侯镜如指挥东进兵团强攻塔山。其间，卫立煌曾亲上葫芦岛，据侯镜如回忆，卫说："你这个兵团解锦州之围，并率部与廖兵团会师是不容易办到的。"卫再三嘱咐他，要稳扎稳打，不要强行攻坚，徒作无益的牺牲。（侯镜如：《第十七兵团援锦失败经过》，《辽沈战役亲历记》第248页）
在锦州危急之际，蒋介石命令范汉杰能守则守，不能守则退守锦西。但卫立煌却指示："锦州坚守不动，以免影响全军。"（范汉杰：《锦州战役经过》，《辽沈战役亲历记》第74页）等到最后锦州难以维持，范汉杰再向锦西撤退时，已走投无路了。（彭杰如：《卫立煌到东北》，《辽沈战役亲历记》，第55页）
10月14日，锦州解放。
15日，蒋介石再飞沈阳，严令廖耀湘加速西进，否则军法从事，然而还是无济于事。
18日，蒋介石三飞沈阳，名义上是与卫立煌"商决规复锦州之计"，实则决心临阵换将，（参见蒋介石1948年10月15日日记，《蒋总统密录》，第14册，第82页）彻底撇开卫立煌，任命杜聿明为东北"剿总"副司令兼冀辽热边区司令人，指挥侯镜如兵团和廖耀湘兵团东西对进，收复锦州。卫立煌则命令廖耀湘必须谨慎，部队如有闪失将惟他是问，并暗中命令，供应廖耀湘装甲兵团的燃料弹药不准超过一星期，使其无法快速推进。据卫夫人韩拳华回忆，当时卫立煌告诉她："看他盲人瞎马怎么走。"
此外，卫立煌还做了一些保护城市的工作，他叮嘱沈阳市长董文琦，对市辖各单位的粮食分配要从宽发放，同时通知沈阳城防司令胡家骥、第一三○师师长王理寰，要他们尽一切力量维持治安，使两百万市民免遭侵扰。（赵朝：《朱德与卫立煌》，第299页，华文出版社1999年版）卫还制止了联勤总司令郭忏破坏沈阳兵工厂和城市设施的计划，并暗中命人将炸药投入河中，以防不测。
10月28日，行动迟缓的廖耀湘兵团被全部歼灭，廖耀湘及所部将领悉数被俘。坐镇北平指挥的蒋介石发出了无可奈何的哀叹："东北全军，拟陷于尽墨之命运。寸土焦虑，诚不知所止矣！"（参见蒋介石1948年10月26日日记，《蒋总统密录》，第14册，第83页）
11月2日，沈阳守军王理寰一三○师起义。至此，东北全境解放。
11月26日，蒋介石发布命令："东北剿匪总司令卫立煌迟疑不决，坐失戎机，致失重镇，着即撤职查办。"（《民国高级将领列传》第一集，第62－63页，解放军出版社1988年版）