1948年10月5日至1949年4月24日，华北军区第一副司令员兼第1兵团司令员、政委徐向前奉中共中央军委命令，统一指挥第1兵团主力（辖第8、第13、第15纵队）、第一和第四野战军各一部，发起太原战役，对阎锡山坚固设防的山西省省会展开进攻。太原战役，是我军在掌握战略、战役主动权的情况下，对孤守太原之阎锡山部进行的一次经典城市攻坚战役。我军在持续6个月的战役中，取得攻克太原城、歼敌13.5万余人的胜利，被毛泽东称为我军城市攻坚的典范。
制定正确的战略方针。面对阎锡山在山西的最后据点太原，采取什么样的战略方针，直接决定了未来战争走势。中共太原前线总委员会在战前组织部队休整的同时，对双方实力进行了认真分析。当时，太原阎锡山部守军虽已陷入孤立，但仍有6个军17个师共10万余人，且有坚固工事作为依托，是比较难啃的“骨头”。而我军最初负责攻城的部队是华北野战军第1兵团，即便加上晋中地区部队也只有8万人。同时，在连续几个月的作战后，我军战斗力有一定程度下降，我军火力尤其是攻坚火力也较弱，故难以迅速攻克太原。针对这一局面，我军采取了围困、瓦解和攻击相结合的战略方针，力求疲惫、消耗敌人，使其由众变寡、由强变弱。
攻城部队在半年多时间里，先后攻占太原外围东山和城东最坚固的四大要点，以火力控制所有机场，扫除外围屏障，形成围攻太原的有利态势。我军经休整补充，斗志更旺，战斗力更强。待后期第19、第20兵团进至太原前线后，我攻城部队在兵力、火力上具备绝对优势。而太原守敌由于兵员枯竭、粮弹殆尽，内部矛盾加剧，士气低迷。在总攻作战中，我军只用5天时间就拿下原本预计需15天的太原。
采取合理的作战方式。阎锡山集团防守太原的特点，是将主要兵力集中于外围地区，依托大纵深、坚固据点进行防御，构成所谓东山为“头”、南北机场为“手”、汾河以西为“脚”、城区为“心”的百里防线，其近60%的兵力部署于外围防御阵地，形成了比较坚硬的“外壳”。尤其是在城东的东山，守军构筑大量永备工事，成为能有效掩护市区防御的主要阵地。
在这种情况下，必须首先摧毁守军防御体系的坚硬“外壳”。即首先集中兵力将守军外围防御体系中的“头”“手”“脚”砍掉，使守军丧失赖以顽抗的屏障，并力求将其主力大部歼灭于外围。
按照这一构想，我军采用分割包围的战法，在首战歼灭出城南犯守军近3个师后，乘胜攻占东山，这致命一击，扫清了太原守敌固守的主要屏障。为彻底摧毁守军防御体系，我军又先后控制了太原南北机场和汾河以西简易机场，将守军防御体系的“外壳”打得支离破碎，致使城区守军大部暴露于我军直接攻击下，为之后攻克太原城区奠定基础。总攻发起后，我军兵分十路同时发起攻击，首先割裂、肢解外围守军，予以各个歼灭，而后会攻太原城，仅用3天时间就将外围守军12个师肢解成5个孤立集团，并将其各个歼灭，使部队顺利攻入太原城区。
密切有效的步炮协同。太原战役中，我炮兵部队通过拦阻射击、压制射击和破坏射击等方式，对我步兵冲击形成直接支援，减少了不必要伤亡。
战役第一阶段，我军就组织了同敌人规模大致相等的炮兵参战，有效支援了步兵战斗。在战役第二阶段，除我华北野战军3个兵团的炮兵参战外，中央军委又及时命令东北野战军炮兵第1师开抵太原前线，直接支援步兵战斗。此时攻城部队的火炮数量达到1300余门，特别是炮兵第1师还拥有众多远程大口径火炮，火炮数量在我军作战史上规模空前。
 
在攻克城垣的战斗中，我军的1300余门火炮，以猛烈火力在敌城垣上打开多道缺口，完全压制太原敌守军火炮，彻底摧毁敌防御工事，为我步兵冲击扫清道路。
大力开展政治和心理攻势。太原战役期间，前线部队坚决执行中央军委和毛泽东作出针对太原守敌要注意和平解决之可能的指示，广泛开展政治攻势。前线部队成立对敌斗争委员会，指导各师成立政治攻势委员会，团营设立政攻指导小组，连设立政攻小组，专门组织部队开展政治攻势。前线官兵不断对敌阵地广播喊话，散发传单，宣传我军政策，指出弃暗投明之路，还邀请邯郸起义高级将领高树勋和被俘敌官兵写信、喊话，进行劝降工作，收到较好效果。除阎锡山、孙楚等顽固分子外，守城官兵普遍厌恶战争，渴望和平解放太原，向我投诚者甚多。其中规模较大的有团长李佩膺率部900余人向我投降，敌暂编第10总队司令赵瑞率部战场起义。从战役开始至1949年3月底，我军共争取和瓦解守军2.4万余人。
人民群众强有力的支持。太原战役持续时间长，物资消耗巨大，弹药补给达400万公斤，粮食补给1亿公斤，此外还需大量战斗器材。浩大繁重的前运后送任务，在当时的条件下只能以人力和畜力完成。我军充分依靠广大人民群众，成立了太原战役联勤指挥部、民工工作委员会和运输指挥部等组织。这些以民工为主的组织在战役准备期间，为部队提供了10个基数的弹药供应与储备，筹措3400多万公斤粮食及大量其他物资，新修和补修道路600多公里。太原战役期间，直接服务于前线的民工达177872人。为保证运输，晋中地区60%的劳动力都投入支前工作。在战勤组织工作中，晋中区党委和行署为夺取战役胜利，也作出了卓越贡献。