部署完毕，各部队开始紧急修筑工事。黑山一带，山不是黑色的，在清晨的光线下一片苍白。阵地上没有树木，连草都很少，尤其是城东的一一高地，全部由灰白色的岩石构成，根本无法挖掘工事和掩体。黑山附近的百姓扛着自家的门板、木料和麻袋倾家出动，老人们不断安慰着手忙脚乱的官兵：“孩子，别慌，天塌下来我们替你们顶一半！”年轻人跑到铁路上拆铁轨、挖枕木，高声喊着号子往阵地上扛。很快，阵地上就修起了堑壕、射击掩体、指挥所、观察所和救护所等，每个火力点都铺设了一层钢轨、数层木板和一米厚的泥土，大虎山阵地前还挖出一条防坦克壕。一一高地由于岩石坚硬，修筑工事的进度很慢，官兵们与百姓商量之后，决定在石头上垒出工事来。往高地上运土的百姓排成长龙，老人和孩子们用簸箕一点点地往上端，妇女们把自家的粮食口袋拿来装土。一夜之间，军民们生生地在一座石山上又堆起了一座山。这座由泥土堆积起来的工事，虽然并不那么坚固，但是在十纵官兵心中，这是一座最坚固的堡垒，他们吸着老乡递过来的旱烟袋开始擦枪。
就在十纵构筑阻击阵地的时候，廖耀湘命令第四十九军主力和骑兵第三旅向黑山地区接近，国民党军推进到半拉门地区时，遭到独立第二师的阻击。战斗进行了一天，虽然廖耀湘的炮火猛烈，第四十九军还是没能向前迈进一步。二十二日，廖耀湘命令新三军十四师继续向黑山攻击前进，十四师再次与独立第二师发生激战，仗打到天黑依旧没有任何成效。独立第二师完成阻击任务后，撤出了阵地。下午，廖耀湘改命新一军军长潘裕昆为总指挥，要求他二十三日必须占领黑山。
二十三日，潘裕昆下达的作战命令是：拂晓，新一军向黑山正面阵地发起攻击；第七十一军侧击黑山的左翼；二0七师侧击黑山的右翼；骑兵团威胁共军的后方交通线；步兵事先利用夜晚接近攻击出发地；炮兵主力迅速占领射击阵地，拂晓前一小时进行炮火准备，炮弹使用量为五个基数。但是，新一军新编三十师师长文小山对这个作战命令提出了异议。他提醒潘军长：“廖耀湘平时的指挥多损人利己，我们对此不能不有所顾忌。”文小山主张：第七十一军执行正面攻击黑山的任务，新一军可以承担“炮兵支援之副任务”。同时。他对林彪的部队特别善用游动炮兵感到担心，认为沿着公路两侧必定有“难以应付”的炮兵埋伏着。潘裕昆一听很有道理，立即打电报给廖耀湘，要求改变作战计划。廖耀湘在回电中口气严厉：“此系不计牺牲，务求攻占黑山走廊之命令，仍限即着手准备攻击部署。”
林彪、罗荣桓、刘亚楼、谭政联名致电各纵队，要求官兵必须抱有“决一死战”的决心：以下指示，请仔细阅读：
（一）沈阳、新民、彰武、新立屯之敌，正全部经打虎山、黑山向南总退却。
（二）我军决全力乘敌撤退中，与敌决一死战，以连续作战方法求得歼灭全部敌人。此战成功，则不仅能引起全国军事形势的大变，且必能引起全国政治形势之大变，促成蒋介石的迅速溃灭。我全体指战员须振奋百倍勇气与吃苦精神，参加此一光荣大决战，不怕伤亡，不怕疲劳，不怕遭受小的挫败，虽每个连队遭受最大伤亡［每个连即打散，或剩几个人，也不害怕］，但对全国革命说来，仍然是最值得的。
（三）争取此战完全胜利的基本条件有三：（1）在干部和战斗员中有充分之认识和动员。（2）各级干部每次攻击之前，均须走在部队前面，迅速侦察地形，指挥员勇敢积极的标志，是肯自动走在部队前面，亲自侦察地形和布置攻击准备，但并不是指随便暴露目标，或在部队冲锋时也跑在前面，这仅仅是个人勇敢，对战斗指挥无大益处。（3）须严戒……在未侦察地形状况，未等部队大部到齐，未将兵力、火力很好配备，未将敌人退路截断，及仓促地乱打乱冲。这次大战只要我各级干部严守准备好了再猛攻的原则，则必然横直打胜仗。这就是在接近敌人前，指挥员迅速侦察地形，选好主攻点，将最大部分之火力、兵力集中于该点附近，并采取纵深配备，然后先将敌人的重要建筑物以炮火实行破坏射击，待已大体破坏后，即以火力进行数分钟的压制射击，步兵即开始猛冲猛追，只要采取这种打法，则横直打胜仗。我们所担心就是怕部队不实行这个打法而将仗打坏。因此，你们必须将此电印发各级，各级均应开会研究此电，特别是战术办法必需使每个干部弄明白，因许多干部是新提升的，原有的干部也有许多还没有弄明白。
（四）敌在锦州、长春失败之后，实行退却之敌人士气甚低，且进至乡村后，每个乡村所容兵力有限，又无坚固工事，只要我军采取以上打法，则必然胜利。二十三日天一亮，黑山前沿阵地枪炮声骤起。
继塔山阻击战之后，辽沈战场上又一场艰苦的阻击战，在这个寒冷的早晨开始了。
国民党军的炮火倾泻在黑山前沿阵地上。担任前沿警戒任务的内蒙古骑兵一师一团立即进入战斗准备。骑兵部队没有阵地防御作战经验，加上远道奔袭而来官兵疲劳，在阵地遭到重炮轰击的时候，部队就已出现了伤亡。国民党军二0七师三旅在作战飞机的掩护下蜂拥而上，其一部同时悄悄地迂回到主阵地的侧背，对骑兵一团形成了三面包围。敌人的逼近令残酷的白刃战随即开始，国民党军步兵的美式枪刺与解放军骑兵的马刀撞击交错，阵地上一片呐喊声和呻吟声。在各连阵地都已出现危机的时候，骑兵一团团长平安负伤。在最前沿的二连阵地上，指导员图门和连长布和吉雅也先后负伤，二连的蒙古族汉子宁可战死也不后退，直至拼尽最后一个人。接近中午的时候，骑兵一团奉命转移至大虎山阵地，黑山前沿阵地即被二0七师三旅攻占。
国民党军第七十一军九十一师二七二团的两个营，对尖山子前沿警戒阵地发动了攻击，在这个阵地上防御的是十纵二十八师八十二团二营七连。七连长田老保是土家族人，十三岁参加红军，经历过无数血战，但他依旧对国民党军攻击的凶猛程度感到吃惊。国民党军先从平缓的西坡往上攻击，在距离山顶五十米的地方被七连击退；接着又从山势陡峭的东坡强行攀爬，再次被七连打下去；最后，国民党军采取多路同时攻击的战术，在加强了炮火的支援力度后，一波接一波地连续发起冲锋，七连的阵地几次丢失又几次夺回，最后七连奉命放弃警戒阵地后撤。
中午时分，十纵突然发动猛烈反击，国民党军攻占的几个前沿据点马上丢失了。下午十五时，潘裕昆组织起第二轮攻势，五十分钟后再次受阻。太阳快落山了，潘裕昆将第七十一军全部投入到正面，发动了第三次攻势。在第七十一军九十一师的先头部队将要接近核心阵地的时候，十纵再次发动反击，九十一师官兵没有交锋就往回溃逃，以致引起其他攻击部队争相撤退。在暮色中观察战场的潘裕昆意识到，今天占领黑山的任务已经不可能完成了。
廖耀湘下令将九十一师师长戴海容就地枪毙——“后来戴趁机脱逃了”。戴师长“趁”的什么“机”，怎样逃脱的，不得而知。也许当他看见自己的部队在解放军的刺刀面前溃不成军时，他就意识到可能要掉脑袋了。廖耀湘枪毙他的命令还没有下达，他已经主动从战场上消失，并且没人知道他去了哪里。
晚上二十时，梁兴初和周赤萍召集十纵师以上干部开会。梁兴初首先传达了两小时前林彪和罗荣桓发来的电报，电报说锦州方向的主力部队已隐蔽出发，预计三天之内到达黑山、大虎山战场，完成对廖耀湘兵团的包围。电报中的一句话令在场的干部们热血沸腾：“务使敌在我阵地前横尸遍野而不得前进，只要你们坚守三天，西逃之敌必遭全歼！”
