Simone当时，四野主力正征战在湘南，白崇禧将桂系部队收缩到衡宝一线，使得“湘粤联合防线”自动瓦解了。白崇禧已是自顾不暇，广东的防御只能靠余汉谋自己维持了。
可余汉谋率领着15万大伤元气的残兵败将，又如何抵御陈赓的威武之师呢？只有临时抱佛脚了。他匆匆地建起了三道防线:第一道防线为曲江、始兴、南雄、乐昌，由第39、第63军防守；第二道防线为英德、翁源，由江西第4兵团的第23军和第70军防守；第三道防线为花县、从化，由从青岛来的刘安琪兵团第32军和第50军防守。此外，在广东境内还有从福建逃来的胡琏兵团第10、第18军，驻在粤东的潮银前安、汕头地区；广东省主席兼保安总司令薛岳率第62、第64军则位于湛江至海南岛地区。
余汉谋自知这几道防线无力保住广东，只想抵挡一阵，然后西逃广西与白崇禧合流，或直接逃往海南岛。
10月2日，陈赓挥师南下，先头部队以日行75公里的速度挺进广东。粤军闻风丧胆，纷纷弃阵南逃，一周之内，解放军已突破乐昌、仁化、曲江、英德，攻到了连江口车站。
此时，衡宝战役正在激烈地进行着，林彪鉴于中路大军已抓住桂系主力的4个师，认为白崇禧必然要率部北返援救，这将是聚歼白崇禧部于湘桂边境的大好时机。于是林彪想改变广东战役计划，调陈赓兵团进入广西，参加围歼白崇禧集团的作战。
10月10日，林彪致电军委:由衡宝线南退之敌7军、48军主力共4个师，已被我包围于祁阳以北地区。敌战力甚强，其他各军亦正回头北援。我13兵团正由芷江东进，但一时赶不到，而我在祁阳以北兵力没有迅速消灭敌人的绝对把握。因此祁阳以北战役必须相当时日才能解决；现韶关至广州线的敌人正向铁路以西撤退，广州必将放弃，故建议陈赓兵团应由英德、韶关一线沿公路直向桂林、柳州前进，借以增大消灭桂敌的计算。目前似应以集中兵力歼灭白崇禧兵力为主。否则，今后兵力分散各省，而敌兵力反而形成集中，则使战局对我不利。
毛泽东听林彪说已抓住桂系主力4个师，并诱白崇禧部主力回援的消息非常高兴。于当日告诉林彪和陈赓:你们已抓住桂军4个师于祁阳以北，其余敌军亦正回援，我军有在湘桂边区歼白崇禧主力之可能。闻之甚慰。完全同意你们的提议，陈赓兵团即由韶关、英德之线直插桂林、柳州，断敌后路，协同主力聚歼白匪。此计划如能实现可以大大缩短作战时间，请即刻施行。
12日凌晨6时，毛泽东终于发出了给林彪的电报:如敌守广州或我军有可能在广州或广州以外，求得消灭敌人有生力量时，则陈邓两兵团仍继续向广州前进。但请陈邓注意先以必要力量直出广州、梧州之间，切断西江一段，断敌西逃之路，不使广州敌向携好广西集中。如查明广州一带之敌向广西逃窜时，陈赓兵团即不停留地跟踪入桂。如广州一带之敌并不向广西逃跑，则陈邓两兵团仍执行原计划占领广州不变。
毛泽东的电报简洁利落，陈赓如获尚方宝剑，立即挥师广州。 陈赓第4兵团作为右路军得令后火速南进，13日拂晓，43师、45师率先渡过琶江，将敌l03师和147师的4个团击溃。与此同时，40师在清远县城附近将敌23军的两个师击溃，旋即占领清远，继续推进。
此时，左路军邓华的四野15兵团也正在向广州方向杀来，李作鹏的43军和方强的44军来得尤为迅速，他们日夜兼程，由翁源、新丰一带直插向佛冈、从化、增城。43军前卫师在师长王东保、政委刘锦屏率领下，从南康出发跨越广东门户梅岭关，跋涉在大庾岭和滑石山脉里。
10月9日，路过翁源时，侦察连长带着刚抓到的两个俘虏，向师长王东保报告说，前面佛冈县、花县有敌39军103师的号称“钢铁团”的307团据守。该敌共2,000余人，全副美械装备，已占领佛冈河两岸山地，并构筑有较坚固的工事和地堡。
佛冈距广州仅100多公里，显然，敌人想在此阻止解放军向广州挺进。43军前卫师立即急行军70余公里，包围了佛冈，并于10月11日l5时发起总攻。
在强大的炮火支援下，经两个小时激战，歼灭了敌“钢铁团”团长王家帧以下2,000多人，并占领了佛冈。与此同时，该军128师从佛冈城以东向花县、广州方向挺进，于10月13日，夺取了高塘铁路桥及仁和墟的公路桥，歼敌两个营。
至此，解放军已从东、北两个方向逼近广州。广州以北和以东的国民党部队，除广九路上的l09军一部逃往潮汕外，其余均缩进广州。余汉谋见形势大为不妙，立即按蒋介石“保存实力、撤锋隐清往海南”的部署，开始紧张地布置总撤退。
广州城内顿时乱成一片。
10月11日，李宗仁召集紧急会议，商议“迁都”事宜，这是国民党政府半年之内第二次迁都了。出席会议的有行政院长阎锡山，参谋总长顾祝同以及广东、广西的余汉谋和薛岳等。
“目前局势严重，广州沦陷在即，我们要加速实行分地办公计划，总统府和行政院暂迁重庆，中枢各院迁往海南岛。”李宗仁对余汉谋说:“请你指挥刘安琪兵团掩护政府机关撤离。机关人员两天之内必须撤退完毕，至于我，已决定与阎院长坚持到20号再走。”
李宗仁的“迁都”计划把蒋介石也给惊动了，这位满面愁容的老委员长12日亲自飞抵广州。但他这次来不是提什么建议的，是专门拆自己的老对头李宗仁的台来了。
“阎锡山就不要去重庆了，我看去台湾更好。”蒋介石不阴不阳地说。
阎锡山果然对蒋介石言听计从，李宗仁又成了光杆司令。第二天，他再也不坚守到20日了，自己收拾收拾东西，气乎乎地离开了广州。
大家都走了，就剩下余汉谋自己在那里发愁了，他见了参谋总长顾祝同就开始叫苦:“总长啊，你让我们拿残破不全的部队如何抵挡虎狼之师呀，我看广州是保不住了，不光广州保不住，弄不好，我这点部队也要完蛋了。”
顾祝同拍了拍余汉谋的肩膀:“甭守了，守了也没有用，蒋总裁在上飞机前特别指示，广州部队全部撤往海南岛，还叫什么苦，赶快行动吧。”
余汉谋闻听大喜，兴高采烈地奔往海南岛去了，临行前告诉所属部队:“军用物资能带走的尽量带走，带不走要一律毁掉，一点东西也不要留给共产党！”
顾祝同在后面也添油加醋地下达着命令:“总裁指示，必须炸掉白云和天河机场，石井、石碑、黄埔等地的军用仓库，以及市内主要公路、铁路桥都必须炸毁。重要工厂和高等院校设备运不走的也要加以破坏。”
广州城变得更乱了，烧、砸、炸、抢，充斥整个市区。
而这个时候，陈赓的三路大军还没有到达广州呢。这些疾驰而来的军队中跑得最快的应该是李作鹏第43军的128师了。他们一路追击退出三道防线的残敌，于14日下午追进了广州。
可迎面而来的不是广州的守敌，却是一群挥着三角彩旗的学生。
“解放军同志！”学生们见了亲人似地高声大喊，“国民党的大部队已经逃跑了，市民正准备欢迎解放大军进城。你们快去阻击特务们的破坏活动吧。”
128师的官兵们听说城内特务们正在炸桥、烧仓库，急令部队跑步前进。他们迅速地接收了城内的广播电台和警察局，并占领了李宗仁的总统府和阎锡山的行政院，以及白云机场。
与此同时，第44军第132师也很快从广州东北郊进入市区。
次日夜，解放军占领了市区内所有重要目标。
国民党在南京“失陷”后，半年之内第二次丧失了“都城”。 就在43军和44军的部分部队占领广州的同时，其他各路人马仍在各地紧张地清扫着广东残敌。
14日下午，第14军第40师攻下三水县城，随即与敌第21兵团第39军的103师隔江对峙。
余汉谋指挥的三个兵团，一个是从江西逃来的，一个是从福建逃来的，都受到过解放军的重创，已没有多少战斗力了。而真正属于广东建制的只有刘安琪的第21兵团，39军正是这个兵团的骨干力量。这个39军曾于1948年10月随着侯镜如参加了援助锦州的战斗，在塔山与四野面对面地交过手。辽沈战役之后又调到蚌埠参加淮海战役，杜聿明集团覆没后，该军撤到了南京。这个军的第103师和第91师大部为贵州人，在南京政权风雨飘摇之际，他们目睹四大家族将财富纷纷转往台湾，他们已清楚地看到了自己的末路。
两个师的将领早就在筹划着伺机起义事项。由于103师参谋长牟龙光与李济深的秘书余确是老朋友，在1949年初就开始了联系。5月中旬，牟龙光动身去香港见到了余确，可是当时李济深已去北平筹开政协会议。后经余确牵线，牟龙光联系到了中共在香港的负责人张彤。
张彤很明确地指出了39军起义的重大意义，他说:“39军目前是国民党军装备最好，人员也最充足的一个军，其他的都垮了。桂系现在还有十几万人，但大多是淮海战役以后扩充的，人员装备都不如你们好。”张彤拿出一个日记本翻开给牟龙光看，“目前到香港接头的部队很多。国民党已打算逃到台湾避难，大陆上基本没什么大仗可打啦，你来了我们很高兴，我们很重视你们这个军。”
牟龙光诚恳地说:“为国家和人民着想，我们不愿再打下去了，愿意投向共产党，以早日结束战争，重建家园。”
“你们举义投向人民，是件了不起的大事。”张彤合上笔记本，“你们在曲江等着，待解放大军南下与你们取得联系后，再一同配合解放广州。”张彤交待道，“我们会通知地下党与你联系的，当然会保证你的安全。请转告你们师长曾元三和91师师长刘体仁，中共竭诚欢迎他们举义！”
牟龙光返回曲江，将详情向刘体仁等人说了，就一直在等着解放军打到广州来。10月13日下午，解放军先头部队到达三水，曾元三见时机成熟，就悄悄地跟牟龙光说:“参谋长，你快设法跟解放军联系吧。”
牟龙光随即写了一封信，派人连夜过江交给了打到江对面的解放军第14军第40师王砚泉副师长。
40师马上停止了战斗，陈赓于次日派兵团政治部的范子明等人过江谈判。
范子明见了曾元三、牟龙光说:“陈赓司令员早知二位爱国爱民，同情共产党和解放军，你们在抗战时立过汗马功劳，人民是不会忘记的！”
曾元三笑了笑:“谢谢陈赓将军的夸奖。老实说，我是下决心不打仗啦。我们这个师，军官大部为贵州人，士兵多为山东人，我不忍心把他们拖下海，远离家乡亲人。我没有别的要求，只要不打仗了就行。”
范子明于是切入了正题，他提出了五项要求:发表通电宣布起义；以曾师长的名义，把已打到远处去了的309团叫回来；挟住第23军，不让该军通过你师阵地；与91师和147师联系，争取他们一同起义；你师起义后渡江集结整编。
曾元三立即提出了不同意见:“别的我没有什么想法，挟住第23军一条，本人不能同意。”
牟龙光忙劝道:“挟住23军是革命行动……”
曾元三打断他的话，说:“但这种事情我不能干，我们都曾在一起打仗，现在是各走各的路，我决心投降，别人投不投降我不干预，对本师也是这样，309团愿意回来我欢迎，不愿回来我也不追。”
由于意见不一，范子明决定先将谈判情况向第14军首长汇报，请示定夺。
军长李成芳了解情况后，点了点头:“挟住23军势必要发生战斗，他们不愿打，不必勉强。我们的要求只提四条:一、立即广播起义；二、师长曾元三先行到我军部，双方动员船只，部队也要渡江集结；三、同91师通话，介绍我们的人去做工作；四、一定要将309团追回来。”
对于李成芳的要求，曾元三立即表示同意。
10月16日，曾元三发表通电宣布起义，随即率部乘船过江，接受改编。309团接到曾师长的命令后也火速赶回，得知全师已经起义，也立即渡江参加了起义队伍。
此时，已撤到鹤山一带的第91师得知103师5,000余人已经起义，也很快跟解放军接上了头。10月17日，91师共2,700人也接受了解放军的改编。
曾元三等人起义后，陈赓马上就清楚了余汉谋主力的动向，除第63、第109军逃往广西外，其余均向阳春、阳江方向溃逃了，最终目的是逃往海南岛。
本来，陈赓得知我军攻下广州后，正在判断余汉谋的动向。毛泽东也在这个时候发来了电报:广州敌逃跑方向，不是向正西入广西，就是向西南入海南岛。我四兵团似应乘胜追击，直至占高要、德庆、封川、高明、新兴、云浮、郁南、罗定等县，必要时并占领梧州，然后停下来休整待命，听候你的统一部署入桂作战。因为占领上述诸县，一则可能歼灭逃敌一部或大部，使15兵团易于攻取海南岛，消灭残敌，平定全粤，二则即是对于入桂作战完成了部队的展开。是否可以这样做，请按情况酌定。
陈赓接到毛泽东的上述电报后，心中犯难:粤敌主力究竟是“向西入广西”，还是“向西南入海南岛”呢？就在这个节骨眼上，他接到了李成芳的报告，不禁高兴得连声叫好:“李成芳的这一情报非常重要。这下子我们完全知道了逃敌的方向。”
于是，陈赓立即决定由李成芳军长统一指挥14军的3个师，15军的43、44师和l3军的38师共6个师，火速向西南部的阳春、阳江方向追击。
李成芳受命之后，马上根据这6个师目前的位置，兵分三路猛追逃敌:右路军为42师之125团和40师之120团，由高要南渡西江，经腰古墟、春湾墟向阳春方向追击；中路军为41师及118团，由高要、西南镇出发，抢占新兴，切断高要之敌南逃退路后，经天堂圩向阳春追击；左路军为43师、44师，从西南镇出发，经鹤山、单水口向阳江方向追击，控制北津港；以38师为第二梯队，由清远乘船疾驶三水，向新兴、阳春方向追击，尔后由高明向恩平方向机动。这时候，各部队已经连续进行了半个多月的行军作战，相当疲劳，但他们却以惊人的毅力，接连7个昼夜的追击，终于在南海边上的阳江、阳春地区追上了逃敌。
三路人马中，速度最快的是西路，他们以日行75公里的速度向敌右翼迂回。有的连队两天只做一顿饭，战士们边走边吃干粮。每天只睡二三个小时，往往走着走着就打起了磕睡，班长怕有人掉队，拿出了东北时的老办法，全班牵着一根绳子，班长在前面牵绳头，班副在后面牵绳尾。他们顺着与敌平行的路线，逐渐追上了敌人，至10月23日晚，终于超过了敌先头部队，迎头拦住了敌西逃之路。
次日，中、东两路部队亦进抵阳江地区，完成了对粤军主力的合围。
粤军第21兵团司令官刘安琪发觉处境危险，他已经无法到达湛江，于是请求余汉谋派军舰到海陵岛，以便就近登船逃跑。
24日，刘安琪指挥粤军向西突围，先后发动6次攻势，均被西路解放军击退。25日凌晨1时，李成芳将前线6个师的兵力分成东、西两个集团，对敌实施两面夹击。天亮后，刘安琪调整部署，再次发动新的攻势。虽然粤军困兽犹斗，进攻得一次比一次疯狂，而解放军阵地却巍然屹立。八次攻势就像巨浪拍在礁石上，虽然声势吓人，却毫无效果。
战至下午14时，刘安琪见向西突围无望，遂下令向南朝海边转进。但海边没有大港口，船也不会太多。他清楚这是第21兵团的最后一个黄昏，已顾不上别的了，能逃多少算多少吧。
李成芳发现刘安琪的企图后，立即命令东路部队向南推进，首先攻取海岸要点。刘安琪已是穷途末路，只得一面令到达海边的部队登船外逃，一面令后续部队做好掩护。解放军的炮火攻向海岸，并封锁了近海海面。从25日黄昏至次日拂晓，刘安琪的队伍除少量粤军乘军舰逃脱外，有近万人被击毙或溺毙于近海。
