百萬雄師在西起湖口、東至江陰長達500多公里的戰線上發起渡江戰役，一舉突破了國民黨苦心經營的長江防線。南京、鎮江及蕪湖一帶的國民黨7個軍，分別沿寧杭公路和寧滬鐵路，向杭州、上海方向撤逃。
解放軍快速展開追擊戰，國軍改由宜興以西山區直奔郎溪、廣德，妄圖突出重圍，退守杭州。解放軍以吳興、長興地區為目標，展開強大的鉗形攻勢，包圍南逃之敵，截斷其向杭州的退路。
4月27日夜，解放湖州。在25日至29日的甦浙皖邊圍殲戰中，共殲敵10萬余人，沉重地打擊了國民黨的武裝力量，打亂了敵軍退守杭州的部署，極大地鼓舞了解放軍指戰員的士氣，為解放杭州創造了極為有利的條件。
28日，負責攻取杭州的三野7兵團前線指揮部，根據杭州敵人有棄城南逃的跡象，命令所屬21、23軍必須以最快速度向杭州急進，22軍則進至杭州以北，為兵團預備隊。攻取杭州，是京滬杭戰役的重要組成部分，而奪取錢塘江大橋，保證我軍順利南下，解放浙江全省，又是解放杭州戰斗的重中之重。
在人民解放軍橫渡長江揮師南下之時，國民黨行政院長何應欽匆匆飛至杭州密謀炸毀大橋，以圖阻滯人民解放軍南進。
為粉碎敵人的這一陰謀，擔負解放杭州主攻任務的7兵團21軍，越過層林疊嶂、道路陡峭的天目山區，以強行軍的速度，分兩路晝夜兼程，直插杭州。
5月2日，該軍部到達余杭縣城，兵臨杭州城下，各師負責人會議對解放杭州的戰斗作出具體部署，決定由61師攻取市區，62師由市區西側直插錢江大橋，63師佔領蕭山，保證杭州側翼安全。
5月3日上午，解放杭州的戰斗打響。拂曉時分，62師185團翻越五雲山，佔領二龍山北側高地。此後，擔任主攻大橋任務的2營5連向六和塔的國民黨守軍發起了進攻，控制了這個可以俯瞰大橋全貌的制高點。
接著，在火力的支援和4連的配合下，又向大橋北端橋頭堡發起攻擊，一鼓作氣拿下了北橋頭堡，控制了大橋北端，切斷了敵人南逃的通道。
隨後，4連和5連立即向橋南之敵發起進攻，充分利用雙層橋的特點，采取上下掩護、分組前進的戰術，迅速向南端橋頭堡前進，順利地佔領了錢塘江大橋。
與此同時，3營從二龍山東北側南插玉皇山。全營進至距玉皇山200米處展開成戰斗隊形，由7連和9連從西南面向敵發起攻擊，吸引敵人火力，8連則繞到玉皇山東南側攀登上山，從背後襲擊守軍。經過半小時激戰，全殲山上守敵26人，佔領玉皇山，控制了這一城南制高點。
佔領玉皇山後，部隊一面觀察地形一面布置警戒。突然，從市區方向開來了一支國軍的車隊。團首長立即命令7連、9連從玉皇山半腰撤回來，同時，已佔領虎跑山的2營6連也主動從西邊攔截，在玉皇山和虎跑山之間的谷地里，形成了一個“口袋”。當對方進至口袋中，3個連同時開火，先擊毀最前和最後的汽車，使敵人進退不得。最後，解放軍將敵全殲。
接著，1營沿江北岸向發電廠和渡口進攻，先後佔領了閘口電廠和渡口。爾後，62師主力即沿玉皇山、二龍山、六和塔和大橋一線，向杭州市區發起進攻。下午2時許，攻佔了中山橋、電燈公司和國民黨浙江省**，與61師勝利會師。
同日凌晨，當62師向錢塘江大橋急速挺進的時候，負責攻佔市區的61師由余杭出發，急行軍20余公里，分頭向杭城挺進。182團沿靈隱附近的山地展開，經岳墳、北山，首先突入市區，在殲滅幾小股敵人後，于上午9時佔領了杭州火車站，10時控制了東南部市區;181團在古蕩、董家地區展開，經松木場、昭慶寺進入市區，午前佔領了艮山門火車站，控制了杭州東北部市區。
不久，183團亦進佔杭城西部地區，師直屬隊則直插以國民黨省黨部為中心的市中心地區。此時，由于國民黨軍主力已經撤逃，解放大軍在市區的戰斗進展非常順利，但零星的戰斗仍不時發生。
5月3日上午，182團在向杭州火車站進軍途中，其5連留下一個班在湖濱擔任警戒，防止有來自北面的敵軍通過此路南逃。該班來到一公園，正準備在草地上構築簡單工事，忽然從西大街(今武林路)方向開來一輛大客車。
由于看不清車里坐的是什麼人，該班即示意讓其停車檢查。不料車內突然向外射擊，該班猝不及防，1名戰士中彈犧牲。全班立即臥倒，猛烈還擊。不到半分鐘，戰斗結束，汽車被擊毀，10多個敵人被打死，其余的敵人都舉手投降。
下午2時許，181團正在向杭州東南方向發展，突然接到群眾報告，醋坊巷里集中了大批國民黨軍隊。181團2營立即前進，在稍事偵察、布置後，立即把這條巷從南北兩頭封鎖包圍起來，4連從南，6連從北分別向巷內的敵人發起攻擊。
慌亂的敵人見解放軍沖過來，擠作一團，互相吵罵，甚至互相殘殺。戰斗很快結束，敵副團長和300多名敵人成了解放軍的俘虜。
5月3日下午3時許，以搶佔錢塘江大橋為中心的解放杭州的戰斗全部結束，解放軍在群眾熱烈的夾道歡迎下，列隊進入杭州市區。23軍作為參加郎廣戰役的部隊，在殲滅準備退守杭州的國民黨軍隊一部之後，也于當日黃昏進入杭州。22軍亦進駐武康、安吉。
在南下大軍解放杭州市區的同時，中國人民解放軍浙東游擊縱隊金蕭支隊也以最快的速度，向杭州周邊各縣發起了進攻。
從4月30日到5月6日，相繼解放了分水、新登、桐廬、臨安等縣城，並配合大軍解放了富陽。
5月5日，奉命進軍蕭山，保障杭州側冀安全的63師，在花家店附近殲敵一部，俘敵千余人後，進入蕭山縣城。
與此同時，渡江後經浙西山區直出浙贛線、千里追擊國民黨殘部的第二野戰軍11、12軍，于5月上旬，解放了淳安、遂安、壽昌和建德4縣。至此以京滬杭為依托的防御體系，只剩下一個紙醉金迷的大上海了。