国民党军增调兵力，步步紧逼，战场形势一下子变得对四平的民主联军守军不利。5月15日，杜聿明命令国民党军队向四平发起全面进攻。其部署分为三个兵团：右兵团为新六军之十四师、新二十二师及七十一军之八十八师，由新六军军长廖耀湘指挥，沿开原至西丰及开原至叶赫两条公路进发;中兵团为新一军的3个师，仍向四平正面进攻，由郑洞国指挥;左兵团为第七十一军的八十七师和九十一师，向四平以西的八面城和老四平及以北的梨树进攻，由第七十一军军长陈明仁指挥;一九五师则作为全军总预备队，机动使用。
国民党左兵团第七十一军于15日以两个团的兵力整日轮番向四平西北的獾子洞和海青窝棚东北民主联军一师阵地进攻，发炮3000余发，冲锋十几次，均被击退。东北民主联军共毙伤敌300余人，并击伤敌九十一师师长赵林。
左翼敌第三十师，15日起即整日炮击东北民主联军北山、三道林子阵地。17日上午，敌第三十八师在7架飞机、20门大炮的火力支援下，以一个营的兵力向该地猛攻，在高不过20公尺、宽不过100公尺的小山岗上，以平均每分钟落弹100发的密集火力向我守军阵地实施突击，我坚守部队待敌深入逼近时勇猛跃出阵地，与敌展开白刃格斗，这样一天之内共歼敌3个连，创下了1∶9的歼敌范例。18日，敌第三十八师继续猛攻，并一度占领部分阵地，我坚守部队趁敌立足未稳进行反击，将阵地夺回。北山、三道林子阵地始终在我军手中。
敌中路兵团五十师，15日起亦向四平以东哈福以南之东北民主联军阵地进攻，以10倍于我军的兵力重点进攻258高地，我坚守部队在伤亡过半后不得不撤出该高地。16日，敌第五十师又重点攻击331高地，坚守该高地的部队先后打退敌人7次进攻，毙伤敌600余人。17日，敌第五十师增调坦克再攻331高地，并以一个团的兵力向坚守部队的侧翼迂回进攻，我坚守部队的阵地大部分被摧毁，在无法坚持战斗的情况下，只得撤出该高地。
国民党右兵团的新六军左翼经莲花街北进，沿途遭东北民主联军第三纵队的阻击，但因敌人火力强大，加之第三纵队连日作战极度疲劳，已不可能再组织有效的阻击。16日，敌新六军在飞机、坦克的掩护下，进攻叶赫。东北民主联军南下增援的第三五九旅进至该地与其激战一整天，旋即后撤。17日，敌新六军右翼乘虚又攻下西丰、平岗。17日，国民党总预备队第一九五师投入使用，攻击哈福。经过一连几天的激烈交战，敌人冲上来几次都被打下去。虽然这里没有深深的堑壕，可是灰石砬子都成了藏身和依托射击的最好地物。敌人恼羞成怒，用火炮实施破坏射击，但仍然是攻不上来。接着又派来十几架飞机实施轮番轰炸，但也没能掩护攻击突破。这样激战了三天，阵地的中间和南面两个高地被敌人占领了，只剩下北面的高地。此时我坚守部队已是三面受敌了，山下东西两面的敌人越聚越多，已经迂回到高地以北，这样敌人的火力可以从四面射击仅有的一段阵地了。但坚守部队仍然顽强地坚守在这里，因为他们深知这个阵地的得失，关系到我军四平街东北面整个阵地的巩固。
