战争进入1948年秋，解放军总兵力已发展到280万人，装备进一步改善，经过新式整军运动和军事训练，部队政治觉悟和战术技术水平更加提高。国民党军虽然经过不断补充，仍保持365万人的兵力，但由于连战连败，高级将领大批被俘，士气低落，战斗力愈益下降。中共中央和毛泽东主席鉴于同国民党军举行战略决战的条件已经出现，决定解放军第三年仍在长江以北和华北、东北地区作战，打前所未有的大歼灭战，就地歼灭国民党军重兵集团。9月16日，华东野战军发起济南战役，经过8昼夜激战，攻克山东省省会济南，全歼守军10.4万余人，揭开了战略决战的序幕。东北野战军根据毛泽东主席关于封闭蒋军在东北加以各个歼灭的指示，于9月12日发起辽沈战役，经52天作战，共歼灭国民党军47.2万余人。11月6日，华东、中原野战军联合发起淮海战役，遵照毛泽东主席关于隔断徐州蚌埠歼灭刘峙主力的总方针，激战66天，共歼灭和争取起义投诚国民党军55.5万余人。11月29日，东北野战军和华北野战军联合发起平津战役，遵照中共中央和中革军委关于抑留傅作义集团于华北加以各个歼灭的指示，历时64天，共歼灭和改编国民党军52万余人。解放军从1948年9月至1949年1月进行的辽沈、淮海、平津三大战役，其规模之大，战况之激烈，运用谋略之丰富，是中国战争史上空前的，也是世界战争史上罕见的。其间，解放军连同其他战场的作战，共歼灭国民党军231万余人。国民党军主力已基本被消灭，国民党政府统治的基础已从根本上动摇。辽沈、淮海、平津三大战役后，国民党军总兵力虽然尚有220万人，但分散在从新疆到台湾的广大地区和漫长战线上，已无力在战略上组织有效的防御。解放军总兵力则增加到440万人，数量和质量均占绝对优势。蒋介石为挽救败局，一面宣布“引退”，由李宗仁代理总统，与中国共产党进行和平谈判；一面以国民党总裁身份在幕后指挥，扩充军队，企图阻止解放军渡江南进。为解决国民党军残存作战部队，毛泽东主席在中国共产党第七届中央委员会第二次全体会议上提出了解决国民党残余军队的“三种方式”，即武力解决的“天津方式”、和平改编的“北平方式”、暂时保留待后改编的“绥远方式”。1948年底至1949年春，为适应战争形势的发展，解放军统一进行整编，西北、中原、华东、东北野战军依次改称第一野战军、第二野战军、第三野战军、第四野战军。4月初，国共两党再度进行和平谈判，双方代表共同拟定了《国内和平协定最后修正案》，但国民党政府拒绝签字。4月21日，中国人民革命军事委员会主席毛泽东、中国人民解放军总司令朱德发布向全国进军命令。4月20日晚，解放军发起渡江战役，4月23日攻克南京，国民党政府的统治宣告灭亡。至5月27日战役结束，共歼灭国民党军43万余人。随后，各野战军采取大迂回、大包围和长距离追击的作战方针，军事攻势和政治攻势相结合，分别向东南、中南、西南、西北实行战略进军，迅速解决了国民党军残余部队。在人民解放军向全国进军过程中，1949年10月1日，毛泽东主席向全世界庄严宣告中华人民共和国成立。

第三次国内革命战争，从1946年6月正式展开到1950年6月大规模作战行动结束，历时4年，中国共产党领导人民解放军和中国人民，经过艰苦奋战，共歼灭国民党军807万余人，其中俘虏458万余人，毙伤171万余人；解放军共损失152万余人，其中阵亡26万余人，负伤106万余人；解放了除西藏1951年11月和平解放、台湾、澎湖、金门、马祖、西沙群岛和南沙群岛以外的全部国土，取得了中国新民主主义革命的伟大胜利。