抗日戰(zhàn)爭勝利后，聶榮臻繼續(xù)任晉察冀軍區(qū)司令員兼政治委員、中共晉察冀中央局書記。1947年4月，他指揮正太戰(zhàn)役，置增援之敵于不顧，集中優(yōu)勢兵力，擊敵薄弱環(huán)節(jié)，殲國民黨軍3.5萬余人，攻克正太路沿線7城及井陘等重要礦區(qū)，使晉察冀與晉冀魯豫解放區(qū)連成一片。同年11月又在清風店戰(zhàn)役中取得重大勝利。聶榮臻稱這一仗是晉察冀軍區(qū)軍事上的“翻身仗”。清風店大捷，使守備石家莊的國民黨軍更加孤立，當時僅存2.4萬余人，且軍心不穩(wěn)，而晉察冀野戰(zhàn)軍的戰(zhàn)斗力空前提高。乘勝奪取石家莊勢在必得。1947年10月22日，聶榮臻等軍區(qū)領(lǐng)導立即向中央軍委、中央工委提出:“現(xiàn)石門(即石家莊)僅有三個正規(guī)團及一部雜牌軍，我擬乘勝奪取石門。軍委是否批準此方針，請即復?！?/p>

次日，10月23日12時，中央軍委復電聶榮臻等批準攻打石門的建議。電文稱:“二十二日十二時電悉。清風店大殲滅戰(zhàn)勝利對于你區(qū)戰(zhàn)斗作風之進一步轉(zhuǎn)變有巨大意義。目前如北面敵南下，則殲滅其部，北面敵停頓，則我軍應于現(xiàn)地休息十天左右，整頓隊勢，恢復疲勞，偵察石門，完成打石門之一切準備。然后，不但集中主力九個旅，而且要集中幾個地方旅，以攻石門打援兵姿態(tài)實行打石門，將重點放在打援上面?！笔仪f，位于石德、平漢、正太三條鐵路交會處，是華北戰(zhàn)略要地。國民黨軍在原侵華日軍構(gòu)筑的工事基礎(chǔ)上，經(jīng)連年加修，至1947年已構(gòu)成完備的環(huán)形防御體系。

從市郊到市中心，以寬8米、深6米的外市溝和寬深均5米的內(nèi)市溝及市區(qū)主要建筑物為骨干設(shè)置了3道防御陣地，共有大小碉堡6000多個。內(nèi)外市溝間的環(huán)形鐵路有6輛鐵甲車，并配有1個坦克連，可機動作戰(zhàn)。市東北有制高點云盤山作依托，西北有軍用飛機場便于空中支援。憑借著深溝層層，碉堡林立，國民軍得意地揚言:“共軍休想拿下石家莊，國軍憑著石家莊的工事可以坐打三年!”聶榮臻認為，石家莊雖然設(shè)防堅固，但仍有取勝的把握。他說:“我們也知道石家莊是設(shè)防城市，可是設(shè)防再堅固，也要兵來守，兵不多是不行的。再說即使打不下來，也沒有什么危險，四周都是解放區(qū)。

何況不論從兵力上、士氣上看，打下的可能性很大所以決心打石家莊是對的。鑒于石家莊敵人設(shè)防的堅固，聶榮臻要求前線野戰(zhàn)軍領(lǐng)導認真研究對策避免造成久攻不克的局面。1947年10月，駐守石家莊的國民黨軍為第3軍第32師及2個保安團和附近19個縣的保安大隊。11月初，保定“綏靖”公署將其獨立團和駐保定的第3軍炮兵營空運至石家莊，使石家莊守軍總兵力增至2.4萬余人。守軍部隊統(tǒng)一由敵第32師師長劉英指揮。根據(jù)中央軍委的指示，野戰(zhàn)軍前線委員會于10月25日召開旅以上干部擴大會，具體研究區(qū)分作戰(zhàn)任務和部署戰(zhàn)的準備工作。朱德總司令出席了這次會議。

他提出“勇敢加技術(shù)”的號召，并與野戰(zhàn)軍司令員楊得志、政治委員羅瑞卿、第二政治委員楊成武等研究制定了作戰(zhàn)計劃，確定以陣地戰(zhàn)的進攻戰(zhàn)術(shù)為主要方法”，采取穩(wěn)打穩(wěn)進的方針;以坑道作業(yè)接近碉堡，用炸藥爆破，輔以炮擊，各個摧毀守軍工事及內(nèi)、外溝;繼以步兵突擊，奪取守軍各道陣地攻打石家莊的具體部署是:第3、第4縱隊分別由西南和東北方向擔任主攻;冀晉、冀中軍區(qū)部隊各一部分別由西北和東南方向助攻;第2縱隊、獨立第9旅及第3、第9軍分區(qū)部隊配置于定縣(今定州)、新樂間構(gòu)筑防御陣地準備阻擊保定方向的援敵;察哈爾(今分屬內(nèi)蒙古和河北)軍區(qū)獨立第4旅出擊北平(今北京)至保定鐵路沿線，配合主力作戰(zhàn)。同時，將清風店戰(zhàn)役中俘虜?shù)慕麌顸h軍官兵經(jīng)教育后釋放回石家莊以瓦解守軍士氣。晉察冀解放區(qū)政府調(diào)集民兵、民工近10萬人，擔架1萬多副，大車4000余輛支援作戰(zhàn)。

11月5日，聶榮臻與野戰(zhàn)軍司令員楊得志通了話，指示攻打石家莊要力求速決，但指揮上不要太急，入城后部隊堅決執(zhí)行黨的城市政策;要反復向部隊講清楚，戰(zhàn)斗會是相當艱苦的。他還囑咐楊得志和羅瑞卿楊成武、耿飚、潘自力等指揮員注意自己的安，說:“你們習慣于靠前指揮，這我不反對，但是一定要注意安全。7日晨，冀晉軍區(qū)獨立第1、第2旅分向石家莊東北、西北兩面出擊舉攻克大郭村飛機場，殲守軍1個營。8日晨，第4縱隊連續(xù)突擊，攻克云盤山，至此全部掃清了外市溝以外守據(jù)點。同時，野戰(zhàn)軍炮兵擊中發(fā)電廠，斷絕了市區(qū)及內(nèi)、外市溝電網(wǎng)的電源。各部隊在火力掩護下進行近迫作業(yè)，構(gòu)筑交通壕，直插外市溝前沿。8日下午，炮兵部隊實施火力急襲，突擊隊以坑道爆破和強行突破的方法，向守軍外市溝防御陣地發(fā)起攻擊。第3縱隊第7旅首先從西兵營突破，攻克西焦、城角村和農(nóng)業(yè)試驗所，殲守軍一部，擊毀鐵甲車1列;第3縱隊第8旅突破外市溝陣地后，攻占振頭鎮(zhèn)、西里村;第4縱隊第10旅由云盤山以西突破，攻占義堂村、花園村及八里莊，殲保定“綏靖”公署獨立團主力;第4縱隊第12旅在北宋附近破，攻占范談村;冀中軍區(qū)獨立第7、第8旅攻占東三教、槐底村;冀中軍獨立第1、第2旅包圍北焦等據(jù)點。

戰(zhàn)至9日晨，內(nèi)、外市溝之間守軍陣地，除北焦、苑村、元村彭村等據(jù)點外，全部被攻克。攻城部隊隨即以一部兵力圍困、監(jiān)視上述據(jù)點，主力繼續(xù)向內(nèi)市溝守軍陣地推進。10日16時，攻城部隊在強大炮火配合下，向內(nèi)市溝防御陣地發(fā)起攻擊。第8旅率先爆破成功，從西面突破，經(jīng)反復爭奪，攻占西南兵營、東里村，殲守軍第96團主力。第10旅從東面突破后，連續(xù)打退守軍第94團在坦克掩護下的7次反撲，鞏固了突破口，并迅速向鐵路以東市區(qū)發(fā)展。冀中、冀晉軍區(qū)部隊殲元村、彭村、北焦守軍。10日、11日，擔任第二梯隊的第4縱隊第11旅、第3縱隊第9旅相繼加入戰(zhàn)斗。各部隊勇猛穿插，分割圍殲，經(jīng)過激烈巷戰(zhàn)，殲滅守軍大部，并將守軍殘部壓縮于火車站、大石橋和正太飯店一帶核心陣地內(nèi)。12日晨，晉察冀野戰(zhàn)軍調(diào)整部署。第11旅炸毀鐵甲列車，并在繳獲的坦克、火炮掩護下向守軍核心陣地發(fā)起沖擊，攻占火車站和正太飯店。接著第3縱隊主力從西面和南面第4縱隊從東面和北面冀晉軍區(qū)部隊從西北面，向守軍指揮中心大石橋發(fā)起攻擊。激戰(zhàn)至中午，全殲守軍，俘敵第軍第32師師長兼石家莊警備司令劉英。隨后，冀中軍區(qū)部隊乘勝攻克石家外圍孤立據(jù)點元氏縣城，全殲守軍。連續(xù)六晝夜的石家莊之戰(zhàn)，共殲國民黨軍2.4萬余人，繳獲坦克9輛、火炮100余門、槍1萬余支、鐵甲車5列、機車90臺、汽車280輛及大批彈藥、物資，拔除了國民黨軍在華北一個戰(zhàn)略要點，使晉察冀和晉冀魯豫兩大解放區(qū)連成了一片，平津地區(qū)敵人失去了重要的一翼。

石家莊是人民解放軍自戰(zhàn)略進攻以來攻克的第一個較大城市。對于這場城市攻堅戰(zhàn)，聶榮臻曾回憶說:“這一戰(zhàn)役之所以取得勝利從指導思想上說，是摘下一顆成熟的果子。果子沒有成熟，也就是說，主客觀條件都不具備，硬要去摘，結(jié)果不但摘不下來，還要吃虧。對石家莊的進攻，就正是時候。充分發(fā)動群眾出主意想辦法，大搞軍事民主，并結(jié)合以往的作戰(zhàn)經(jīng)驗，提出了以土工作業(yè)改造地形為接敵的主要手段;以爆破、火力與突擊相結(jié)合作為突破的主要手段，這些戰(zhàn)斗技術(shù)的發(fā)揮在這次戰(zhàn)役中收到了很大的效果，是成功的?！笔仪f戰(zhàn)役，為爾后進行城市攻堅戰(zhàn)提供了寶貴經(jīng)驗。石家莊解放，大大震動了國民黨統(tǒng)治集團。蔣不得不承認:“這是我們重要都市第一次的失陷，當然是我們一個重大的損失!”他親自飛到北平，撤銷了孫連仲保定綏靖公署主任的職務，成立華北“剿匪”總司令部，任命傅作義為總司令。傅作義是聶榮的老對手了，直到北平和平解放，他們在華北戰(zhàn)區(qū)的較量才告一段落。石家莊戰(zhàn)役的成功實踐，豐富了聶榮臻關(guān)于運動戰(zhàn)和陣地戰(zhàn)的軍事思想，他認為要善于掌握時機，適時地把運動和陣地戰(zhàn)結(jié)合起來，奪取敵人堅固設(shè)防的大城市。對敵堅固設(shè)防的城市，在四周都是解放區(qū)的條件下，只要從實力上和士氣上看，打下的可能很大，就應定下攻堅決心。在戰(zhàn)法上，可采取圍點打援和全力攻堅的辦法。如果不打，就會失去戰(zhàn)機。在己方擁有絕對優(yōu)勢兵力，對敵完成四面包圍使其進退失據(jù)的條件下，應實行軍事打擊與政治瓦解相結(jié)合的方針，力求和平解放敵占據(jù)的中心城市。正如《聶榮臻生平》中所言:“(聶榮臻)在作戰(zhàn)指揮中胸懷全局運籌帷幄，善于捕捉戰(zhàn)機，屢建殊勛。