这时，东北民主联军也逐渐查明四平守军的真实情况。四平兵力不是先前判断的不足2万人。守卫四平的兵力不仅包括陈明仁的71军的87、88师，还有第13军的54师及53军的榴弹炮营。此外，还有属于地方武装的5个保安团以及公主岭保安大队。战斗开始前，陈明仁还将城内政府官员、警察、铁路警、兵站、医院、车站的公职人员加上逃进城内的外地保安队、还乡团全部编入部队，使作战人数达到了3.5万人之多。战斗开始后，沈阳方面出动运输机136架次，向四平空投军用物资达305吨，以供守军长期坚守。
民主联军攻打四平虽然暂时受挫，但陈明仁知道没有援军，是绝对守不下去的。陈明仁急切要求东北保安司令部派兵增援，他在无线电话中称：“四平工事大部被摧毁，市内已发生紊乱，速派援兵，否则有危险。” 蒋介石也向杜聿明下达命令，限其在6月30日以前解四平之围，并调第53军开赴东北增援。国民党集中主力10个师，采取稳扎稳打、齐头并进的战法，由沈阳、长春出援，企图在四平城下与守军里应外合，和东北民主联军决战。这两路援军，在飞机、坦克的支援下，向四平扑来。
鉴于国民党援军已出，而且又是生力军，战斗力强盛，装备先进；而四平一时又难以攻下，东总决定改变策略，对四平采取佯攻，以吸引援军，并在运动中消灭敌军。从6月30日起，林彪下令结束战斗，攻城及打援部队撤出战斗，向指定地区转移。据参加过攻坚战的李欣回忆，部队撤离时，他回头看见的四平，就像一个大火盆，照得满天通红，城里到处都是火焰。
至此，四平攻坚战结束。这场攻坚战，国民党守军伤亡1.6万，而民主联军则付出1.3万人的代价，在一场城市攻坚战中双方损失如此惨烈，在解放战争中可说是绝无仅有的一例。
