以第三野戰軍第7兵團指揮第21、第22、第24軍，第9兵團指揮第25、第27、第30、第33軍，共30萬人組成中突擊集團，由譚震林指揮，在裕溪口（蕪湖以北）至樅陽段渡江，成功後以一部兵力殲滅沿江守軍，並監視蕪湖守軍；主力迅速東進，會同東突擊集團完成對南京、上海、杭州地區國民黨軍的包圍，而後各個殲滅被圍之敵。第7兵團並準備奪取杭州。為使得中、東兩集團行動上的協調，迅速合圍南京、鎮江地區守軍，中突擊集團過江後統歸粟裕、張震指揮。
以第二野戰軍第3兵團指揮第10、第11、第12軍，第4兵團指揮第13、第14、第15軍，第5兵團指揮第16、第17、第18軍及中原軍區部隊一部，共35萬人組成西突擊集團，由劉伯承和第二野戰軍副政治委員張際春、參謀長李達指揮，由樅陽至望江段實施渡江，成功後以一個兵團挺進浙贛鐵路衢州及其以西、以北地區，控製該路一段，切斷湯恩伯集團與白崇禧集團的聯係；主力沿江東進，接替第9兵團殲滅蕪湖守軍的任務，並準備參加奪取南京的作戰。4月3日，中共中央軍委批準了上述計劃。為了便於部隊補給和避免過分擁擠，4月17日總前委又決定西突擊集團過江後，第3、第5兵團直出浙贛鐵路沿線，第4兵團執行東進任務。鄧小平、陳毅坐鎮合肥以南的瑤崗，代表總前委統一指揮渡江作戰。
參加渡江作戰的人民解放軍各部隊，於3月初至4月初先後進抵長江北岸，開展戰役的各項準備工作，進行形勢任務和新區城市政策紀律教育；偵察國民黨軍的防禦部署、工事和長江水情、兩岸地形；在地方黨和政府的幫助下籌集、修理船隻，到渡江前夕，共籌集各型木船9400餘隻，培訓了數千名部隊選調的水手；開展以強渡江河和水網稻田地作戰為主要內容的戰術、技術訓練等。在中共中央華東局和中原局的統一部署下，地方各級黨政機關竭盡全力動員和組織廣大人民群眾進行支前工作，僅隨軍參戰的船工即達1萬餘名，臨時民工達300萬人，山東、蘇北解放區還組建了16個民工團隨軍服務。與此同時，各兵團還以一部兵力拔除了樅陽、土橋、儀征、三江營等長江北岸國民黨軍據點10餘處，從北岸控製了長江航道，為主力渡江開辟了道路。
天塹變通途
南京國民黨政府拒絕在《國內和平協定》（最後修正案）上簽字後，人民解放軍即遵照中共中央軍委的命令，於4月20日夜發起渡江作戰。中突擊集團第一梯隊第21、第24、第25、第27軍在強大炮火掩護下，冒著國民黨軍軍艦和江防炮火的攔截，在100餘公裏的正麵上，首先登船起渡，迅速攻占了鯽魚洲等江心洲。接著，突破魯港（蕪湖西南）至銅陵段國民黨軍江防陣地，連續打退守軍的多次反擊，鞏固了灘頭陣地，而後向縱深發展攻勢，至21日，占領銅陵、繁昌、順安等地。
國民黨軍蕪湖以西地段的長江防禦被人民解放軍突破後，湯恩伯於21日到蕪湖親自布置阻擊，但已無濟於事。當晚，人民解放軍東、西兩突擊集團發起強大的渡江作戰。東突擊集團第一梯隊第23、第28、第29軍從龍稍港（泰興西南）至張黃港段開始渡江，在天生港（泰興以南）等地突破守軍防禦後，擊退其第21、第45、第123軍的多次反擊，於22日進抵南閘（江陰以南）、百丈鎮（申港以西）之線，建立了東西50餘公裏、南北10餘公裏的灘頭陣地。同時，爭取了國民黨軍江陰要塞守軍7 000餘人起義，控製了江陰炮台，封鎖了江麵。第20軍由泰興西北龍窩口至永安洲段起渡，22日攻占揚中。西突擊集團也於21日晚在預定地段突破守軍江防陣地，控製了寬100餘公裏、縱深5至10公裏的灘頭陣地，於22日占領彭澤、東流等地，並解放安慶。中突擊集團則繼續發展攻勢，占領南陵，殲國民黨軍第88軍大部。
在人民解放軍渡江時，停泊在鎮江附近江麵的英國4艘軍艦公然炮擊長江北岸的人民解放軍渡江部隊。人民解放軍當即以炮火猛烈還擊，擊傷其旗艦“紫石英”號，後4艘軍艦相繼逃往上海。為此，人民解放軍總部發表聲明，嚴正申斥了帝國主義的這一侵略行徑，並要求英、美、法等國在中國的一切武裝力量迅速撤離中國的領海、領土、領空，表達了中國人民保衛主權的決心。
國民黨集團鑒於江防已全線被突破，部隊有在沿江一線被人民解放軍分割、圍殲的危險，於22日下午倉促部署總退卻，蕪湖以西的部隊向浙贛鐵路沿線撤退，蕪湖以東、常州以西的部隊向杭州方向撤退，常州以東的部隊向上海方向撤退，企圖在浙贛鐵路沿線和上海地區組織新的防禦。人民解放軍除組織第二梯隊繼續渡江外，主力向國民黨軍防禦縱深發展攻勢。23日，東突擊集團主力相繼解放丹陽、常州、無錫等城，切斷了寧滬鐵路，爭取了國民黨海軍海防第2艦隊司令林遵率艦艇25艘在南京以東江麵和另一部艦艇23艘在鎮江江麵起義。第34軍進占鎮江，第35軍於23日晚進占國民黨統治中心——南京。南京的解放，標誌著國民黨蔣介石集團22年的反動統治被推翻。中突擊集團一部占領蕪湖，主力渡過青弋江，並在灣地區殲國民黨軍第20軍大部和第99軍一部。西突擊集團占領貴池、青陽等地，殲國民黨軍第8兵團一部。