6纵的部队迅速铺开，横纵北宁铁路线，以2个师形成外弧形背靠背的防御，把敌人向沈阳退却的铁路、公路全部切断。至此，廖耀湘兵团的东逃之路已被堵死，但6纵能否经得起敌人狗急跳墙的猛攻，成为辽西会战能否取胜的关键。
“打到最后一兵一卒也不放跑廖耀湘！”
林彪亲自致电6纵：“盼你们顽强固守，勇敢反击，保持阵地，歼灭敌人。”
名垂战史的厉家窝棚阻击战开始了。
为了打开退回沈阳的逃路，廖耀湘的新3军、新6军抽调主力，不惜任何代价，成营成团地展开猛攻。在厉家窝棚铁道南端的16师46团，成为敌人首先攻击的目标。该团一个营攻占姚家窝棚后，受到敌人的三面围攻。指战员们死守阵地不退，战壕被轰平就跳进弹坑里打，子弹打光了就到敌尸上寻找。轻伤员不包扎，重伤员不下火线。46团的指挥员全部靠前指挥。团政委张天涛、参谋长程远茂、1营营长何仑元、2营营长贾连科等英勇牺牲。2连指导员孟宪竟率领2排，在打退敌人十多次冲锋后全部战死，但敌人再也不敢向这块阵地进攻--他们不相信阵地上已经没有活人了。
26日下午，东野主力进至黑山、大虎山地区。林彪电令6纵：我军已向廖兵团大举出击，在大部队到达之前，你纵必须坚决死守阵地，堵住逃敌。
26日黄昏，走投无路的廖耀湘兵团，再度进行疯狂的突围，向6纵的防线发动猛攻。敌军首先集中各种重炮，对解放军阵地进行狂轰滥炸。在猛烈的炮火掩护下，敌军潮水般涌向厉家窝棚车站，企图杀开逃回沈阳的血路。
厉家窝棚车站地区都是开阔的平地，只有某些村庄的房屋可以依托，在这种非常不利的地形上，草草构筑的野战工事很难承受重炮的轰击。敌军的美造105毫米榴弹炮，对野战工事具有强大摧毁力。6纵临时抢修的防御工事，接二连三被敌人的炮火轰毁，许多指战员被泥土掩埋，爬出来后继续战斗。身负重伤的干部战士，仍然留在阵地坚持作战。
18师52团2营坚守厉家窝棚车站，在一昼夜的防守战中，连续打垮敌军的14次攻击，毙伤了大量敌人。16师48团的阵地一度被敌突破，该团迅速组织火力，与敌展开反复冲杀和白刃格斗，最后硬是将敌人击退，牢牢守住了阵地。
这一夜，6纵据守的阵地全线都在激战，许多村庄的房屋被炮火轰塌，柴草燃起熊熊烈火，将夜空映得一片血红。6纵的广大指战员人人奋勇，像钢钉一样死死钉在阵地上，挫败了敌人无数次亡命的冲击，使廖耀湘突围的希望化为泡影。
战至27日凌晨4时，敌军突然全线溃散，原来东野主力已到达战场，对敌人发起围歼。国民党军顿时军心大乱，各顾四散逃命。6纵见敌军已失去斗志，即以主力全线出击，2个师的部队如决堤洪水，向西向南奔腾而去。曾经不可一世的新1军和新6军，此刻像斗败的公鸡一样，丢盔弃甲溃不成军。这时，6纵的“攻坚老虎”17师也从锦州赶来，加入围歼廖耀湘的作战。
激战到中午，敌人已不复有组织的抵抗，到处逃窜。东野各部队展开政治攻势，喊话让敌人投降。敌军再也无心抵抗，纷纷放下武器。16师48团2个排的战士们，端枪排出一座“解放门”，宣布：凡是放下武器从这个门过去，即算解放。没多长时间，就有2000名敌兵从这个门走过，其中包括5个军9个师的番号。
到27日下午，辽西围歼战基本结束，廖耀湘兵团5个军被全部歼灭，廖耀湘以下8.8万官兵当了俘虏。6纵在此役中共歼敌26137名，俘获敌兵团参谋长杨焜、新6军军长李涛、新3军参谋长李定陆等一批高级军官。
6纵政治部主任邓飞审问杨焜：你知道我们是哪个部队？
杨焜：是6纵队。
邓飞：既然知道挡在你们面前的是6纵队，为什么还往这里跑？
杨焜：我们计算你们赶到这里需要2天时间，没想到你们一天就赶到了。
辽西围歼战，6纵对全歼廖耀湘兵团建立了首功。6纵也付出了伤亡指战员3183名（其中干部311名）的代价，干部和战士的伤亡比例达到一比十，可见各级指挥员都身先士卒，越是关键时刻越靠前指挥。
战后，秋风瑟瑟的辽西战场，散落着美国制造的榴弹炮、迫击炮、火箭筒、机枪等，以及大批的美造十轮卡车，和鸭绒被、化纤服等各种军需品。6纵用缴获的大量美式装备，进一步加强了自己的实力。11月，6纵改编为第四野战军第43军，旋即奉命入关作战，投入了解放华北和中南的进军。
