1945年8月，为解放东北人民，中共中央、中央军委多次发出指示，要求派部队进军东北。朱德总司令发布战略大反攻的作战命令，其中特别命令“现驻河北、热河、辽宁边境之李运昌部即日向辽宁、吉林进发”。8月12日，冀热辽军区党委在丰润县大旺庄召开紧急会议，讨论执行延安总部第2号命令的具体方案。会议决定成立中共东进委员会和冀热辽挺进军前方指挥所，由李运昌任书记兼司令员，还决定李运昌率冀热辽军区部队1.3万余人以及包括4名地委书记等2500多名地方干部，分三路两个梯队迅速向热河、辽宁和吉林进发。

冀热辽军区三路部队，北出长城各口，迅速向东北挺进：西路部队于8月中旬从冀东平谷出发，经兴隆县向伪满统治下的承德地区进军，一路上先后解放了兴隆、滦平、承德等县，最后进入承德市与苏军会师；中路部队于8月17日经喜峰口出长城，向平泉、凌源、赤峰、北票、朝阳进军，先后解放了平泉、建平、赤峰周围大片地区，在上述地区建立了民主政权，消灭和改编了热河伪满军3个旅、12个讨伐队和20余市、县的伪警察队2万余人。9月23日，热河全境完全获得解放。

东路是冀热辽八路军挺进东北的主力，部队名称定为八路军挺进东北先遣纵队，于8月16日从冀东抚宁县出发，8月25日，冀热辽军区出关部队东路军挺进东北第l梯队，由第16军分区司令员曾克林、副政治委员唐凯率领，从冀东抚宁县台头营地区出发，于8月29日从九门口跨过长城，进入辽宁绥中县境内。部队两次派人前往山海关日军司令部，递交敦促其无条件投降的通牒，但遭日军无理拒绝。第1梯队遂向山海关发起总攻，日军不支，向秦皇岛方向逃窜。此役共歼日伪军2000多人。山海关的收复，为八路军后续部队挺进东北打开了通道。随后第47团留下作为山海关卫戍部队，军分区副司令员李道之率第2梯队进驻山海关，进行全面接管。而后，曾克林、唐凯率领所部乘火车向沈阳疾进，列车每到一站，都留下部分兵力协同地方干部进行接管。9月4日，部队收复锦州，解除伪满军2个旅约7000人的武装，于9月5日进入沈阳。沈阳市近百万工人、学生和市民潮水般涌向大街，挥舞彩旗，高呼口号，夹道欢迎冀热辽部队。为了顾全大局，入城部队暂对外称“东北人民自治军”，并迅速成立了沈阳市卫戍司令部。部队相继接管了沈阳兵工厂、仓库、军用被服厂、水电公司、邮电局、银行和广播电台，又派军进驻东北各省其他主要城镇进行接管，解除了近1万名伪军武装。为了稳定形势，八路军迅速成立了沈阳市人民政府，由焦若愚任市长。冀热辽军区部队分兵，进到辽阳、鞍山、营口、本溪、安东(今丹东)、抚顺、清原、梅河口、铁岭、开原、四平、郑家屯等地迫使日伪军投降，收缴其武器装备。至11月底，冀热辽军区进军东北的部队控制了辽宁省全部、吉林省南部和黑龙江西部地区，共迫使伪满军3个旅、两个团和60个县市的伪警察大队等约4万人，以及日本关东军残部5000人缴械投降。

另外，山东八路军万毅等部，奉命从山东半岛出发横渡渤海，在辽东半岛的庄河、大孤山等地登陆。于是，伪满南部地区完全被八路军收复。

八路军自8月中旬挺进东北以后，很快收复辽宁省的36个市、县，还向吉、黑两省派出部队和干部，控制了吉林东部8个市、县和黑龙江的2个市，共解除伪满军约4万人的武装，歼灭、收降日军残余5000余人，还从敌伪手中缴获了大量武器装备和各种军用物资，以勇猛的进攻和辉煌的战绩配合了苏军作战，为解放东北作出了重大贡献。

在八路军挺进东北期间，根据中央军委的命令，新四军以第3师进军东北。同时，晋绥军区第32团，冀鲁豫军区第21团，冀中军区第31、第62、第71团，以及准备南下湘粤边的八路军游击第2、第3支队和延安炮兵学校、抗日军政大学和教导第2旅等部也先后进入东北。至12月上旬，到达东北各地的部队约11万人，另有延安、晋绥、晋察冀、晋冀鲁豫、山东和华中解放区派到东北的干部约2万人。这些部队进入东北后，在东北抗日联军和当地人民支援下，收缴敌人武装，摧毁伪满各级政权，剿灭土匪特务，建立人民政权，从而奠定了东北解放区的基础。