1949年2月底，中央军委发布了统一人民解放军序列的命令，华北野战军第一、第二、第三兵团改称中国人民解放军第十八、第十九、第二十兵团，隶属中央军委。第十八兵团由徐向前任司令员兼政治委员，周士第任副司令员兼副政治委员，陈漫远任参谋长，胡耀邦任政治部主任。平津战役结束后，中央军委决定第十九兵团、第二十兵团和第四野战军炮兵第一师由冀入晋，与第十八兵团等部合功太原。
     三大兵团和四野炮兵第一师会师太原前线后，兵力大大增加，总人数达到25万余人，各种火炮增加到1300余门。而此时太原守敌经过第一阶段的作战，连同被围困期间的损失、伤亡、消耗达5万余人，经过抓丁补充，尚有6个军，连同非正规军共约7万余人。
     3月17日，经中央军委批准，次第十八兵团司令部、政治部为太原前线司令部、政治部，司令员兼政治委员徐向前。中央军委并决定组成太原前线党的总前委，徐向前任书记，统一指挥第十八、第十九、第二十兵团作战。3月28日，彭德怀由党中央驻地西半坡返西北战场途径太原时，徐向前因病无法到前沿阵地指挥作战，经11?文中共中央，中央军委同意，留彭德怀参与指挥攻打太原。
     4月20日凌晨，人民解放军开始发起了对太原的总攻。第十九兵团由南、第二十兵团由北、第十八兵团由东(主攻方向)，数十支攻击部队先后突破敌前沿，继以长驱直入，猛烈向纵军发展。至22日晚，全部扫清城墙以外的守敌。
     4月24日晨5时半，太原前线部队以1300多门火炮的炮火从四面八方向太原城猛攻，至10时，守敌全部被歼，太原宣告解放。
     太原战役共歼敌13.5万余人，生俘太原绥署副主任兼阎军第十五兵团司令孙楚、第十兵团司令王靖国等。
     “五一”这天，中共中央给徐向前和周士第、罗瑞卿等及太原前线全体军民发来贺电：“此次我太原前线人民解放军奉命攻城，迅速解决，阎匪潜逃，群凶就缚。太原敌军，亦即投诚。从此山西全境肃清，华北臻于巩固。”