抗日戰(zhàn)爭(zhēng)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(shū)記。1947年4月，他指揮正太戰(zhàn)役，置增援之?dāng)秤诓活?，集中?yōu)勢(shì)兵力，擊敵薄弱環(huán)節(jié)，殲國(guó)民黨軍3.5萬(wàn)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(fēng)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(fēng)店大捷，使守備石家莊的國(guó)民黨軍更加孤立，當(dāng)時(shí)僅存2.4萬(wàn)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(shì)在必得。1947年10月22日，聶榮臻等軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)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(gè)正規(guī)團(tuán)及一部雜牌軍，我擬乘勝奪取石門。軍委是否批準(zhǔn)此方針，請(qǐng)即復(fù)。”

次日，10月23日12時(shí)，中央軍委復(fù)電聶榮臻等批準(zhǔn)攻打石門的建議。電文稱:“二十二日十二時(shí)電悉。清風(fēng)店大殲滅戰(zhàn)勝利對(duì)于你區(qū)戰(zhàn)斗作風(fēng)之進(jìn)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(yīng)于現(xiàn)地休息十天左右，整頓隊(duì)勢(shì)，恢復(fù)疲勞，偵察石門，完成打石門之一切準(zhǔn)備。然后，不但集中主力九個(gè)旅，而且要集中幾個(gè)地方旅，以攻石門打援兵姿態(tài)實(shí)行打石門，將重點(diǎn)放在打援上面。”石家莊，位于石德、平漢、正太三條鐵路交會(huì)處，是華北戰(zhàn)略要地。國(guó)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(gè)。內(nèi)外市溝間的環(huán)形鐵路有6輛鐵甲車，并配有1個(gè)坦克連，可機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)。市東北有制高點(diǎn)云盤山作依托，西北有軍用飛機(jī)場(chǎng)便于空中支援。憑借著深溝層層，碉堡林立，國(guó)民軍得意地?fù)P言:“共軍休想拿下石家莊，國(guó)軍憑著石家莊的工事可以坐打三年!”聶榮臻認(rèn)為，石家莊雖然設(shè)防堅(jiān)固，但仍有取勝的把握。他說(shuō):“我們也知道石家莊是設(shè)防城市，可是設(shè)防再堅(jiān)固，也要兵來(lái)守，兵不多是不行的。再說(shuō)即使打不下來(lái)，也沒(méi)有什么危險(xiǎn)，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(duì)的。鑒于石家莊敵人設(shè)防的堅(jiān)固，聶榮臻要求前線野戰(zhàn)軍領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)真研究對(duì)策避免造成久攻不克的局面。1947年10月，駐守石家莊的國(guó)民黨軍為第3軍第32師及2個(gè)保安團(tuán)和附近19個(gè)縣的保安大隊(duì)。11月初，保定“綏靖”公署將其獨(dú)立團(tuán)和駐保定的第3軍炮兵營(yíng)空運(yùn)至石家莊，使石家莊守軍總兵力增至2.4萬(wàn)余人。守軍部隊(duì)統(tǒng)一由敵第32師師長(zhǎng)劉英指揮。根據(jù)中央軍委的指示，野戰(zhàn)軍前線委員會(huì)于10月25日召開(kāi)旅以上干部擴(kuò)大會(huì)，具體研究區(qū)分作戰(zhàn)任務(wù)和部署戰(zhàn)的準(zhǔn)備工作。朱德總司令出席了這次會(huì)議。

他提出“勇敢加技術(shù)”的號(hào)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(jì)劃，確定以陣地戰(zhàn)的進(jìn)攻戰(zhàn)術(shù)為主要方法”，采取穩(wěn)打穩(wěn)進(jìn)的方針;以坑道作業(yè)接近碉堡，用炸藥爆破，輔以炮擊，各個(gè)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(duì)分別由西南和東北方向擔(dān)任主攻;冀晉、冀中軍區(qū)部隊(duì)各一部分別由西北和東南方向助攻;第2縱隊(duì)、獨(dú)立第9旅及第3、第9軍分區(qū)部隊(duì)配置于定縣(今定州)、新樂(lè)間構(gòu)筑防御陣地準(zhǔn)備阻擊保定方向的援?dāng)?察哈爾(今分屬內(nèi)蒙古和河北)軍區(qū)獨(dú)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(shí)，將清風(fēng)店戰(zhàn)役中俘虜?shù)慕麌?guó)民黨軍官兵經(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(wàn)人，擔(dān)架1萬(wàn)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?zèng)Q，但指揮上不要太急，入城后部隊(duì)堅(jiān)決執(zhí)行黨的城市政策;要反復(fù)向部隊(duì)講清楚，戰(zhàn)斗會(huì)是相當(dāng)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(shuō):“你們習(xí)慣于靠前指揮，這我不反對(duì)，但是一定要注意安全。7日晨，冀晉軍區(qū)獨(dú)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(jī)場(chǎng)，殲守軍1個(gè)營(yíng)。8日晨，第4縱隊(duì)連續(xù)突擊，攻克云盤山，至此全部掃清了外市溝以外守?fù)?jù)點(diǎn)。同時(shí)，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(duì)在火力掩護(hù)下進(jìn)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(duì)實(shí)施火力急襲，突擊隊(duì)以坑道爆破和強(qiáng)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(duì)第7旅首先從西兵營(yíng)突破，攻克西焦、城角村和農(nóng)業(yè)試驗(yàn)所，殲守軍一部，擊毀鐵甲車1列;第3縱隊(duì)第8旅突破外市溝陣地后，攻占振頭鎮(zhèn)、西里村;第4縱隊(duì)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(dú)立團(tuán)主力;第4縱隊(duì)第12旅在北宋附近破，攻占范談村;冀中軍區(qū)獨(dú)立第7、第8旅攻占東三教、槐底村;冀中軍獨(dú)立第1、第2旅包圍北焦等據(jù)點(diǎn)。

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(diǎn)外，全部被攻克。攻城部隊(duì)隨即以一部兵力圍困、監(jiān)視上述據(jù)點(diǎn)，主力繼續(xù)向內(nèi)市溝守軍陣地推進(jìn)。10日16時(shí)，攻城部隊(duì)在強(qiáng)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(fù)爭(zhēng)奪，攻占西南兵營(yíng)、東里村，殲守軍第96團(tuán)主力。第10旅從東面突破后，連續(xù)打退守軍第94團(tuán)在坦克掩護(hù)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(duì)殲元村、彭村、北焦守軍。10日、11日，擔(dān)任第二梯隊(duì)的第4縱隊(duì)第11旅、第3縱隊(duì)第9旅相繼加入戰(zhàn)斗。各部隊(duì)勇猛穿插，分割圍殲，經(jīng)過(guò)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(hù)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(duì)主力從西面和南面第4縱隊(duì)從東面和北面冀晉軍區(qū)部隊(duì)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(zhǎng)兼石家莊警備司令劉英。隨后，冀中軍區(qū)部隊(duì)乘勝攻克石家外圍孤立據(jù)點(diǎn)元氏縣城，全殲守軍。連續(xù)六晝夜的石家莊之戰(zhàn)，共殲國(guó)民黨軍2.4萬(wàn)余人，繳獲坦克9輛、火炮100余門、槍1萬(wàn)余支、鐵甲車5列、機(jī)車90臺(tái)、汽車280輛及大批彈藥、物資，拔除了國(guó)民黨軍在華北一個(gè)戰(zhàn)略要點(diǎn)，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(jìn)攻以來(lái)攻克的第一個(gè)較大城市。對(duì)于這場(chǎng)城市攻堅(jiān)戰(zhàn)，聶榮臻曾回憶說(shuō):“這一戰(zhàn)役之所以取得勝利從指導(dǎo)思想上說(shuō)，是摘下一顆成熟的果子。果子沒(méi)有成熟，也就是說(shuō)，主客觀條件都不具備，硬要去摘，結(jié)果不但摘不下來(lái)，還要吃虧。對(duì)石家莊的進(jìn)攻，就正是時(shí)候。充分發(fā)動(dòng)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(yàn)，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(jìn)行城市攻堅(jiān)戰(zhàn)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。石家莊解放，大大震動(dòng)了國(guó)民黨統(tǒng)治集團(tuán)。蔣不得不承認(rèn):“這是我們重要都市第一次的失陷，當(dāng)然是我們一個(gè)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(wù)，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(duì)手了，直到北平和平解放，他們?cè)谌A北戰(zhàn)區(qū)的較量才告一段落。石家莊戰(zhàn)役的成功實(shí)踐，豐富了聶榮臻關(guān)于運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)和陣地戰(zhàn)的軍事思想，他認(rèn)為要善于掌握時(shí)機(jī)，適時(shí)地把運(yùn)動(dòng)和陣地戰(zhàn)結(jié)合起來(lái)，奪取敵人堅(jiān)固設(shè)防的大城市。對(duì)敵堅(jiān)固設(shè)防的城市，在四周都是解放區(qū)的條件下，只要從實(shí)力上和士氣上看，打下的可能很大，就應(yīng)定下攻堅(jiān)決心。在戰(zhàn)法上，可采取圍點(diǎn)打援和全力攻堅(jiān)的辦法。如果不打，就會(huì)失去戰(zhàn)機(jī)。在己方擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)兵力，對(duì)敵完成四面包圍使其進(jìn)退失據(jù)的條件下，應(yīng)實(shí)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(yùn)籌帷幄，善于捕捉戰(zhàn)機(jī)，屢建殊勛。