1947年12月，为策应解放军陈赓兵团在豫西、陕南作战，巩固和扩大晋南解放区，解放军晋冀鲁豫军区经报请中共中央军委同意，决定组成晋冀鲁豫军区运城前线指挥部，由第八纵队司令员兼政治委员王新亭、西北野战军第二纵队司令员兼政治委员王震分别为“前指”司令员、政治委员，统一指挥第八纵队第二十三、第二十四旅，第二纵队、晋绥军区独立第三旅、太岳军区部队等部队组成野战独立兵团，解放运城。

当时，运城是国民党军在晋南地区据守的孤城之一。运城守敌有近1.4万人，构筑了坚固的防守工事——在城外修建了环城18个支撑点，各个支撑点中间筑有高碉，四周环绕多个伏地堡，外围还设有外壕、铁丝网、鹿寨和布雷区；运城城墙为砖石结构，高15米，上有大量的明暗火力点，下面是宽8米的护城壕……守敌对其防御工事相当得意，吹嘘运城是一座攻不破的“现代化永久性坚固”堡垒。

根据“前指”部署，解放军二纵第四、第九旅从城西向西关、马家窑攻击；八纵队和独立第三旅从城北向老北门攻击；同时，两个纵队各以一部兵力在城东南和东北担任助攻；二纵教导旅和地方部队围困运城东南的安邑镇国民党守军；太岳军区部队分别部署在黄河北岸和东岸的各要点，担负阻援任务。

运城攻坚战于12月16日晚打响。解放军攻城部队针对敌人坚固设防的碉堡和外围阵地，采用了“单兵爆破，小组突击”的作战方法，将敌人的坚固工事逐一摧毁。战至23日，攻城部队基本攻占了敌人的外围据点，扫清了城西、城北的攻城障碍，把前沿阵地推进到距护城壕约30米处。

24日，解放军“前指”获悉，国民党西安“绥靖”公署调集4个旅企图北渡黄河增援运城，遂决定于25日提前对运城敌人发起总攻。25日，解放军两次攻城未果。“前指”立即调整部署，一面增调独立第三旅打援；一面命令第二十三旅等部队派出爆破队精干人员进行坑道作业，爆破城墙，为突击部队开辟道路。

26日晚，爆破队冒着生命危险，潜入运城老北门附近城壕，在没膝的冰水泥浆中连夜实施坑道作业。由于是冻土, 城墙根又有砖头瓦块, 如果用十字镐刨, 可能声音太大, 会惊动进行“瓮底侦听”的敌人；于是战士们就坚持用刺刀、钉子甚至用手指挖，然后用双手一捧捧把泥土运出洞外。从晚6时到第二天下午4时，战士们在敌人眼皮底下坚持作业11个小时，经过不懈努力，终于挖出了一条宽、高约1.5米，直通城墙下的坑道。随后，战士们又在城墙下挖成可装填3吨炸药的地道爆破室，又用40分钟完成了装药的任务。

27日17时30分，随着地道爆破室内的炸药被成功引爆，城墙被炸出一个25米宽的缺口。隐蔽在掩体内的攻城部队率先冲入城内，其他连队也相继登城。敌军见状，立即调集重兵发起反扑，并从城中开炮，企图封锁突破口；敌人的飞机也以火光为目标飞到战场上空，向解放军阵地狂轰滥炸。解放军战士英勇冲锋，和敌人展开反复争夺，不仅杀伤了大量敌人，还击落敌机一架。已经冲进城中的解放军战士兵分两路：一路和城外部队内外夹击，另一路则向城内敌人指挥所发起猛攻，以分散城内敌人的兵力。经过四五个小时的激战，解放军终于击溃了在突破口顽抗的敌人。

当夜10时，解放军大部队陆续冲入城内，经过激烈巷战，相继攻占了敌人的炮兵阵地和指挥所。战至28日上午7时左右，各路解放军将城内守敌驱赶到城东南角加以歼灭，占领全城。敌城防司令覃春芳见大势已去，就带领部分溃兵突围向中条山逃走，妄图从平陆渡河逃往西安，结果被早已严阵以待的解放军晋绥独三旅和太岳三分区四十七团包围，很快缴械投降。另有残敌700余人逃往风陵渡，也被我守卫风陵渡的太岳三分区四十八团一网打尽。

28日晚，安邑解放军围城部队在吕梁军区第十军分区和太岳地方部队配合下，全歼该城守敌。国民党军增援部队前锋渡过黄河后，听闻运城已被解放，只得退回黄河南岸。

此次战役，解放军共歼敌1.38万，击落、击毁敌机5架，缴获各种火炮94门、轻重机枪797挺、汽车117辆及大批弹药和军需物资；不仅一举摧毁了国民党在晋南的军事实力，更为解放军攻克临汾创造了有利条件。