針對該城設(shè)防堅固和攻城部隊重火器少等情況，決定以坑道爆破為主要攻城手段。戰(zhàn)役預(yù)定于3月10日發(fā)起。

國民黨西安“綏靖”公署因西北戰(zhàn)場需要，開始將第30旅由臨汾空運洛川。晉冀魯豫軍區(qū)前指為滯留該敵，配合西北野戰(zhàn)軍作戰(zhàn)，決定提前發(fā)起戰(zhàn)役。派第8縱隊第24旅攻占城南飛機場，擊毀運輸機2架，打破了國民黨軍隊的空運計劃。

其余各部隊由東、南、北三面對臨汾發(fā)起攻擊，掃除外圍據(jù)點，挖掘破城坑道，創(chuàng)造攻城條件。至22日，相繼拔除崔家疙瘩、火車站、高河店、堯官廟等外圍據(jù)點，打退國民黨守軍30余次反撲，逼近東關(guān)外城。23～27日，第13縱隊兩次攻擊東關(guān)未克。

晉冀魯豫軍區(qū)前指調(diào)整部署，以第8縱隊第23旅和第13縱隊第37旅分別由東關(guān)東北、東南兩面攻擊，同時加速坑道作業(yè)。10日，第23旅挖掘的4條坑道有3條同時爆破成功，炸開東關(guān)城墻。第23、第37旅迅速攻占東關(guān)，戰(zhàn)至11日上午，殲守軍第66師大部。

16日開始，解放軍攻城部隊與國民黨守軍之間展開了以挖掘坑道與破壞坑道為中心的激烈斗爭。晉冀魯豫軍區(qū)第8縱隊和太岳軍區(qū)部隊在城東，第13縱隊在城南，以地面攻擊配合地下挖掘，克服土工作業(yè)缺氧、發(fā)出聲響和不易掌握方向等一系列困難，共挖掘主坑道15條，掩護坑道40余條。

國民黨守軍則汲取東關(guān)失守的教訓(xùn)，進行以挖掘防御地道和實施爆破為主的反坑道作戰(zhàn)；同時，在飛機和大炮的配合下，施放毒氣彈、燃燒彈，并以第30旅出城反擊。解放軍攻城部隊挖掘的大部分坑道被破壞。