12月17日，杜聿明调集5个主力师开始向临江进攻。第2师主力沿鸭绿江西岸北进，首攻辑安（今集安市），准备于攻占辑安后继续向临江前进；第91师配合行动，准备于攻占辑安后进占六道沟门，而后迂回八道江，第195师主力由通化出动直攻八道江，而后直趋临江。北路新22师、新30师配合待机而动。
南满军区领导机关根据东北局和民主联军总部的指示精神结合南满地区的实际情况，决定采用内线外线相结合的作战方式，粉碎国民党军对临江地区的进攻。以第3纵队及第10师、独立第2师共5个师实行正面防御，进行内线作战，以第4纵队主力（欠第10师）深入敌后，由原在敌后坚持游击战争的独立第1师、独立第3师配合，进行外线作战。
具体部署如下：第7师集结于四道江、五道江、下四平村地区，节节阻击敌人，不断杀伤消耗其有生力量，第8师1个团为第7师预备队，配置于八道江地区；第8师配属第10师1个团集结于红土崖村、三道阳岔一带，均采取运动防御，待机转入进攻歼灭敌人；第9师、独立第2师及部分地方武装配置于凉水河子、闹子沟地区，阻击可能由金川、辉南、柳河来犯之敌，保障我军侧翼安全，防敌向漾江进犯。南满军区司令员肖劲光、副司令员兼副政治委员肖华亲临前线指挥，随第3纵队司令部行动。
东北民主联军总部当即批准这一方案，同时指出：坚持南满斗争“意义甚大，使我们能保有广大领土与人口，使敌不能全力向北摧毁北面的根据地，使我南北互相依存。因此，盼你们将一切打算都放在如何使3、4纵队于南满坚持的上面，运用1941年、1942年华北的经验以争取存在”。（《东北解放战争大事记》，中共党史资料出版社1987年版，第94～95页）
于是，18日起，第4纵队分路向本溪、抚顺之间和宽甸以东地区出击，转战10余日，在地方部队配合下攻克据点20多处，毙伤俘国民党军3000余人。国民党军于12月30日急忙从临江方向调新编第22师和第91师回援后方。辽东军区以第3纵队乘机于1947年1月4日开始向通化、辑安（今集安）一线反击。至20日，该纵队第7、第8师在果松川、大小荒地歼国民党军第52军第2师、第195师各一部。
5日，东北民主联军总部为配合南满部队作战，以在北满的第1、第2、第6纵队和独立第1、第2、第3师共12个师另3个炮兵团，冒摄氏零下40摄氏度的严寒，越过冰封的松花江南下，向长春、永吉以北的国民党军发起进攻。第1纵队在其塔木、张麻子沟、浴石河等地歼守军新编第38师第113团及保安团一部；第1纵队主力和第6纵队分别在焦家岭、城子街歼由九台、德惠出援的第50师第150团（欠1个营）及保安团一部；第2纵队沿中长铁路（哈尔滨—满洲里—绥芬河—大连）两侧出击长春以北之敌，克据点多处。至13日，东北民主联军北满部队共毙伤俘国民党军5000余人。
国民党军被迫缓攻临江地区，由南满抽调新编第30师和第91师，由西满抽调第88师驰援北满。东北民主联军总部则令东满、西满部队趁隙向当面之敌积极出击，并翻轨破路，以牵制国民党军机动和相互增援。由于东北民主联军南满、北满部队的密切配合，东满、西满部队的积极出击，致使国民党军顾此失彼，陷于被动，向临江的第一次进攻于1月20日被挫败。东北民主联军北满部队因寒潮侵袭，冻伤减员甚多，除留小分队在九台、永吉以北地区监视与牵制国民党军外，主力于19日撤回江北休整。
二保临江。国民党军在加强北满方向的防御力量后，于1月30日集中第52军第2、第195师，第60军暂编第21师，新编第6军第22师4个师，兵分三路再次向临江地区发起进攻。左路暂编第21师由金川佯攻江；中路第195师经高力城子向临江进攻；右路第2师从辑安以北迂回临江；新编第22师位于通化地区为预备队，并从正面诱惑东北民主联军。辽东军区决定集中兵力歼灭国民党军中路一部或大部。
2月5日，当国民党军中路第195师进至通化以北高力城子地区处于孤立突出态势时，第3纵队和第4纵队第10师迅速出击，歼其5个营。同时，第4纵队第10师击溃新编第22师一部沿通化至临江铁路线的进攻。8日，第3纵队主力歼援军青年军第207师第2旅第3团2个营，继克三源浦，控制了通化、柳河之间地区。国民党军中路自湾口回撤柳河，其余两路也不敢冒进。其第二次进攻临江又被挫败。在此期间，第4纵队第11师为配合正面部队作战，再次插入国民党军后方，一部向辑安、宽甸出击，并袭入桓仁县城；一部在抚顺、本溪、沈阳之间攻克据点20多处，有力地牵制与迷惑了国民党军，迫使其再调第91师由北满回援南满。
三保临江、二下江南。2月13日，国民党军集中第2、第91、第195师和暂编第21师、新编第22师5个师，兵分三路向临江地区发动第三次进攻。暂编第21师向金川以南地区攻击前进；第91师协同第2师攻击老岭地区；新编第22师主力向通化以南地区攻击前进；第195师为预备队。东北民主联军总部令辽东军区部队择险抗击、机动歼敌，牵制国民党军兵力，配合北满部队二下江南作战；令北满各部队选派小分队化装为游击队过松花江南下，与留在南岸的小分队一起侦察、迷惑国民党军，掩护主力部队隐蔽集结。
18日，辽东军区以第3纵队第7、第9师于金川以南通沟地区将国民党军左路暂编第21师第63团（欠1个营）及师属山炮营歼灭，并击溃柳河来援之国民党军。22日，第3纵队主力和第4纵队第10师于大北岔地区将中路国民党军包围，歼第91师、第2师各一部，并乘胜收复金川、辉南、柳河、辑安等县城。第4纵队第11师于16日第三次突入国民党军后方，攻占碱厂、下马塘等地，21日歼青年军第207师1个加强营及保安团一部，并与地方武装一起破坏了沈阳至安东（今丹东）铁路数段，有力地策应了正面作战。与此同时，东北民主联军北满部队12个师于21日第二次越过松花江南下，采取远距离奔袭、围城打援战法，求歼国民党军。
22日，以第6纵队主力和第1纵队一部围攻城子街，至23日，全歼新编第30师第89团及师属山炮营。27日，第6纵队与独立第2师围攻德惠，第1、第2纵队及独立第1、第3师分别在德惠、九台间打援。国民党军为解德惠之围，从南满、西满及长春地区调集12个团北援，致使南满地区进攻兵力减少，其第三次进攻临江乃告失败。东北民主联军北满部队于3月2日撤回江北休整。在此期间，东满部队袭击永吉以东老爷岭，西满部队攻克开鲁，配合了南满、北满主力部队作战。
三下江南。当东北民主联军北满部队结束二下江南作战北撤休整时，国民党军集中新编第1军、第71军等部，在空军1个大队配合下大举北进，扬言要与东北民主联军决战于松花江两岸。其第88师先头部队第264团突进至松花江北岸王家站、莲花泡、杨家围子等地。东北民主联军总部趁其分散之机，令北满部队于3月8日第三次越过松花江进行反击。国民党军新编第1军、第71军主力急忙后撤。东北民主联军为调敌回援，在运动中分割围歼，于9日以第2纵队第5师将第71军第88师后卫第264团包围于靠山屯地区。10日下午，第88师、第87师主力分由德惠、农安出援，当第88师先头部队进至苇子沟地区时被第2纵队击溃。是日晚，第2纵队第5师将被围的第88师第264团1300余人全歼。
随后，东北民主联军第1、第2、第6纵队和独立第1、第2、第3师协同作战，至12日晚，相继在德惠、农安间之靠山屯、四道沟、郭家屯和苇子沟地区将第88师全部及第87师一部歼灭，并将第87师主力包围于农安。国民党军急从热河省（今分属内蒙古、辽宁、河北）及南满地区抽调第54师、新编第22师主力和长春新编第1军一部北援。此时松花江已开始解冻，不便大部队运动，东北民主联军北满部队遂于16日撤出战斗，回师江北。在此期间，东北民主联军东满、西满部队积极向外线出击，配合北满和南满主力作战。其中，西满保安第1、第2旅于3月6日攻克通辽，16日袭占茂林、保康等地，毙伤俘国民党军第184师（重建）和保安团各一部共2000余人。
四保临江。3月下旬，松花江已部分解冻。国民党军趁东北民主联军北满部队不易过江南下之机，调集20个团的兵力，于27日分六路齐头并进，向临江地区发起第四次进攻。青年军第207师和第14、第25师各1个团向桓仁方向进攻；新编第22师和第2师1个团向通化以西快大茂子方向进攻；第89师和第54师1个团向三源浦方向进攻；暂编第20师向柳河西南安口镇方向进攻；第184师向柳河方向进攻；第182师和暂编第21师一部向金川、辉南方向进攻。辽东军区决定集中主力诱歼其战斗力较弱的中路第89师，以一部兵力迷惑与迟滞其余各路国民党军。
4月1日，第4纵队第10师派出的小分队故意在第89师正面示弱，诱敌深入。3日拂晓，当第89师和第54师第162团突出两翼，被诱至三源浦西南红石砬子（今红石镇）地区时，隐蔽于三源浦地区的第3纵队主力和第4纵队第10师对其突然发起攻击，经渗透穿插、分割包围，激战至下午将其全歼，俘7500余人。其余各路国民党军也进攻受阻，闻第89师被歼后即纷纷撤退。至此，国民党军先后四次进攻临江地区均被击退。