黑山、大虎山的北面是海拔一百八十米的医巫闾山脉，这两道浅丘乃是医巫闾的余脉。
这个医巫闾尽管海拔不高，但雄奇险峻，深潭怪涧纵横密布，步兵翻越十分艰难，更不必说随行的汽车、大炮了；南面紧靠着方圆一百二十公里的沼泽地带，别说辎重，人员徒手蹈入，顷刻就有没顶之灾。山脉与沼泽之间宽仅二十公里，低矮易于通行的黑山、大虎山便坐落其间。北宁铁路、大郑铁路（大虎山、郑家屯）以及一条单车道公路弯弯曲曲地穿过这条狭长的走廊。这个走廊，正是廖耀湘兵团主力通向沈阳的唯一途径，也是它和沈阳部队退往营口最便捷最安全的一条路。黑山、大虎山如此便成为廖兵团主力当面两扇坚实的铁门，开阖之间关乎命运。
十月二十日，廖兵团主力（另有三万多人未跟随主力行动）进至胡家窝棚、尖子山、拉拉屯、正安堡。在此安营扎寨，休息了一天。
次日命令新一军、七十一军之一部、二○七师徐万寿旅向黑山、大虎山猛攻，以便主力部队（分三路）奔向营口。
后来又将新六军加入黑山、大虎山的战斗。
也是在十月二十一日，东野十纵完善了黑山、大虎山阻击线的部署：
二十八师以一个团负责望北楼、尖子山一线警戒阵地；师主力在黑山城、十里岗子、陈家屯组成主阵线，选择地段，构筑工事。原则是黑山城决不可丢弃，战至一兵一卒也要固守；
二十九师在二十八师左翼。在前大虎山、后大虎山、沈家窝棚、兴隆堡构筑工事，抗击敌人可能从东北方向、东南方向的绕攻；
骑兵第一师屯驻在胡家窝棚、雷家窝棚、王家窝棚，担任纵队总预备队；
纵队炮团（一个榴弹炮营、一个野炮营、三个山炮营、共有火炮六十门）部署于大营盘；
野司临时配属给十纵的一纵第三师部署在黑山与大虎山之间构筑二线阵地。
二十二日早上七时，各部先后进入自己防区。在当地群众协助下抢筑工事。在四台子、大虎山铁路桥、兴隆堡、高家屯（一〇一高地、九〇高地、九二高地）、大小白台子构筑第一线阵地工事；在三台子、二台子、大虎山（一八五高地）、黑山城北面的高地、薛屯构筑二线阵地工事。
“老周，来者不善啊！”纵队司令员梁兴初笑嘻嘻的，露出一排洁白、坚实的巨大牙齿，对政委周赤萍说。“一场恶战是打定了！”
梁兴初乃著名虎将，以敢打硬仗著称。一九三○年参加红军，同年加入中国共产党。
周赤萍却没有笑容，面孔凝重得像一块生铁。他不断地吸烟，也不看梁兴初，说：
“廖兵团主力少说也有十二万人吧？装备精良就更不用说了！咱们一个纵队又一个师，要对付四倍的敌人呀！”
梁兴初脸上的笑容渐渐淡去。点了点头，说：
“以我们一个纵队又一个师的兵力，担负二十公里的防御正面，除留一个师构建二线阵地，三个师的主力必须同一线展开布置在第一线，每个师的压力都十分沉重；而且整体防御阵线的纵深配备也十分薄弱！”
“林总命令战至一兵一卒也不放廖兵团南逃！”
“尽管难度大，我认为以我们纵队的基本素质，可以完成这个任务！”
“那当然！”
二十八师师长贺庆积将八十四团二营部署在以一〇一高地为核心的高家屯一线阵地，将一营、三营部署在黑山城北面的高地；八十三团全部作为师的第二梯队，潜伏在高家屯西南的孙屯、贺家洼子一线，必要时西可支援黑山城北面的高地，东可反击高家屯；西侧大白台子，以八十二团三营占领，一、二营作后备队。
梁兴初在纵队作战科长陪同下，到负责正面阻击的二十八师，视察黑山阵地，检查工事构筑。
这是主阵地。中间是黑山，西侧是大白台子，东侧是高家屯；正面宽三公里；主阵地是黑山的一〇一高地。
梁兴初登上一〇一高地，发现这个全线最高处的高地是个石头山，没有树林，寸草不生；最麻烦的是锹、镐根本挖不动，全体官兵折腾了半天，才分割卸下了几块巨石。梁兴初皱着眉头打量这座几乎就是一整块石头的高地，对二十八师师长贺庆积说：
“换个思路吧庆积！不要再挖了；把山下的铁轨拆了，再用大量装满土的袋子，先建成浮面工事；然后再挖掘散兵坑，加强阵地的副防御。”
“是，马上按照司令员的指示执行！”
“只靠部队，速度太慢；去联系当地党组织，动员老百姓帮忙吧！”
没多久，黑山附近的老百姓，不分男女老幼全部出动了，即将成为战场的黑山，霎时变成了个大工地。不到半天，山下两条铁路近五公里的轨梁全被拆下来，与无数麻袋泥土一起构建成了一座浅浅的“城堡”。
十月二十二日，廖耀湘在他的兵团指挥部，扶了扶眼镜，从容不迫地下达了作战命令：二〇七师之第三旅主攻高家屯正面，兵团重炮予以配合；七十一军的两个师从侧面迂回进攻。争取五个小时拿下黑山，以保障兵团大部队通过。
他信心十足，认为兵力如此悬殊，共军是挡不了道的。
次日（二十三日）凌晨五时，廖兵团“抢滩”部队沿新立屯、芳山镇南下，兵临十纵前哨阵地尖子山、胡家窝棚。就地整顿休息了三个小时，开始进攻。
梁兴初在电话里命令贺庆积师长，对尖子山一线进犯之敌，不要硬拼，要巧打；在保存自己有生力量的前提下，尽可能多杀伤敌人。死守一天，你们就算完成了任务。同时，前哨部队要密切监视敌人大部队动向，能够抓到“舌头”（带情报的俘虏）最好。
野司也致电十纵嘱咐，“务须使敌在我阵地前尸横遍野而无尺寸之进；只要你们守住黑山三天，廖兵团必遭全歼。”
二十八师八十二团七连负责守卫尖子山。这里是前哨警戒地段，所以没有正规坚固的工事。上午敌军投入两个营，轮番进攻三次。七连一排冯祥瑞排长是个十九岁的北满佳木斯乡下农民，在苏军设在哈尔滨郊区双城的军事训练营待过半年，懂得如何巧妙组织火力，充分利用步枪点射、机枪扫射相配合产生的奇效；同时待敌人进入五十米内开火。他的排使进攻的敌人每次都扔下几十具尸体，铩羽而退。
然而，毕竟兵力太小，其守卫主峰的八班伤亡过半，弹药耗尽，尖子山主峰终于失守。
冯排长率领本排残存的二十多人退到主峰后面的高地继续抗击敌人。
七连全连的抵抗状况也十分严峻。午后敌人发起的两次进攻，耗尽了全连的弹药、手榴弹。同志们在连长率领下与敌人短兵相接，用刺刀、石块打击敌人。就这样搏斗到黄昏，只剩下八位同志后，才奉命退出战场。
七连的英勇抵抗，为全师主阵地完善工事赢得了宝贵的一天。
二十三日夜晚，二十八师侦察队抓获蒋军的通讯参谋，缴获了送至八十七师的作战命令。梁兴初据以分析判断：敌二〇七师、一六九师全部摆在黑山正北，看得出廖耀湘的主要突击点是黑山；推进到本纵队三十师正面的是敌新编二十二师，显然是迂回包抄部队。梁兴初立刻作了应对安排。
二十四日凌晨六时，敌机飞到黑山城上空进行轰炸。每次七架，轮番九次轰炸，达三个小时之久；还以两百多门重炮配合轰击，将黑山覆盖在乌黑色的浓烟下。三个小时之后，廖兵团派出七个师的步兵，向黑山、大虎山发动全线进攻。而进攻方向正合梁兴初的判断：
其七十一军、新一军从黑山以北尖子山、拉拉屯一线，自北向南进攻；新六军二十二师向大虎山迂回袭击；二〇七师之第三旅、新六军之一六九师向黑山以东的高家屯阵地突击。张家窝棚方向的廖兵团重炮阵地延伸炮击，掩护步兵前进。
梁兴初不放心，率领参谋人员赶赴主阵地，一头钻进硝烟滚滚的二十八师指挥所。
刚刚从阵地上回指挥所因而灰头土脸的贺庆积师长吃了一惊，抱怨道：
“司令员，你跑到这里干啥？你这不是给我添乱吗？你要有个闪失，林、罗首长不把我捶成肉泥才怪！”
梁兴初笑了，露出一排洁白整齐的大牙，亲昵地擂了贺师长一拳道：
“用不着他们，我这就把你捶成肉饼了！”玩笑话甫毕，梁兴初严肃起来，说，“庆积，从刚才敌人的炮击，我发现了一个新情况，过来提醒你一下！”
“那也不用亲自来呀，电话指示就行了嘛！”
“这个情况很重要，电话给炮声震得嗡嗡响，说不清楚，还是跑过来说一下稳妥！”旋又吩咐贺师长的作战参谋铺开地图，边指着图上的一些圈圈点点边说，“敌人的炮击密集度已经从黑山转向我军防线的侧翼高家屯，所以可以判断敌人发觉了我黑山正面阵地坚固程度、兵力大小都是全线最好的。他们将避实就虚，把矛头指向我军侧翼高家屯。如果拿下了高家屯，横向发展就容易多了。廖耀湘真是行家里手，这一招够凶险的！”
贺庆积微锁眉头，指着地图的一处地方，对梁兴初说：
“高家屯全是岩石山，挖不动，只做了浮面工事；又地处侧翼，所以没有作为防御重点，九〇高地、一〇一高地，三个地方只摆放了八十四团的第二营防守，外加一个山炮营作临时性火力支援。廖耀湘也不是吃干饭的，居然判断出我们的兵力分配状况，认定高家屯是薄弱环节，企图先攻破那里，然后影响全线！”
“他想要避开我们的刀刃，从侧翼攻我刀背；我们到时候就把刀翻转过来，让高家屯成为刀刃，让他们往锋刃上碰吧！”
“司令员，我一定照你的指示进行调整，充分发挥炮火的作用，死守高家屯！请纵队党委放心，二十八师是经得住这场考验的！”
梁兴初摇了摇头，用手指鼓励般戳了一下这位年仅三十五岁的贺师长，说：
“不仅是纵队党委在瞅着你们呀，毛主席从前两天起就时时刻刻关注着我们黑山啦！”
贺庆积严肃起来，心里升起了崇高的责任感。说：
“我要把司令员的这句话传达给全师指战员！”
廖耀湘委任的攻打黑山前敌指挥官是七十一军军长向凤武；攻打黑山的主力除了七十一军，还外加了新六军的徐万寿旅。正是这个许旅担任高家屯的主攻。
徐万寿旅共六千多人，一色的美制瓦蓝色钢盔扣在头上，卡宾枪或汤姆式步枪端在手里，嗷嗷怪叫着像一群被人驱赶的野猪，向高家屯仰攻上去。
徐万寿在第一线投入三个营的兵力，后面摆放了两个团的纵深配置，首先向一〇一高地及其侧翼的石头山作定点清除式冲锋。十二时，廖兵团重炮群向这两处阵地集中炮击，压制解放军火力，以掩护步兵的前进。
攻打石头山的蒋军有一个半营共八百多人；防守这里的解放军是二营六连的第一排，六十多人。第一排的指战员，就在这浮面工事全被敌人炮火摧毁的阵地上，没有掩体，顽强地抗击敌人一波大似一波的冲击。他们先是用机枪、步枪、手榴弹，后来用石块、铁轨，再后来面对面的拼刺刀，打退了敌人多次冲锋。后来，全排只剩下了四个人，石头山阵地失守了。
这么一来，九二高地侧翼就暴露在敌人的作战视线下了。
十五时，蒋军一个营，会同占领石头山的那一个半营（此刻连一个满员营也不足了，只剩下四百多人了），从西、北两个方面向九二高地进攻。
东侧倒是有一个设在山东屯的解放军阵地；但受到蒋军四面围攻，无法支援九二高地。
十六时，九二高地失守。
一〇一高地就成了高家屯防线最后一个制高点了。
徐万寿调集兵力，多次扑向一〇一高地。
廖兵团炮火将一〇一高地上打得弹坑重叠，无一尺一寸完好地皮；解放军阵地上的全部工事也被摧毁。
坚守一〇一高地的解放军是两个连。激战到后来，只剩下二十三人了。面对近千名蒋军的轮番集团冲锋，沉着应战，等待援兵赶过来。不幸，敌人的攻击越来越猛，人数越来越多，而且从三面合围上来。此时，阵地上只剩下了三名战士，一位名叫冯大水、一位名叫金正元（朝鲜族）、一位名叫黄正雨，平均年龄不到十九岁，都是南满翻身农民的儿子。三位同志商商量量，把剩下的十二枚手榴弹集中在一起，然后背靠背坐在阵地上，静候敌人冲上来。几十名抢攻的蒋军官兵冲上来包围了他们。他们毫不理睬，齐声喊出了预先商定的口号“打倒总地主蒋介石！”最后一个字刚落音，手榴弹就爆炸了。
一〇一高地失守了。
这是黑山整个阻击线的制高点，现在落入蒋军手中，全线就有崩溃的危险。
预先准备好的刀刃行动之一的纵队重炮团立刻调好落角，乘蒋军立足未稳，向一〇一高地实施暴雨般炮击。顿时，胳臂、断腿、头颅横飞，毫无掩体的蒋军官兵顷刻就伤亡三分之一。在这一阵炮击掩护下，贺庆积师长命八十四团团长蓝芹，率五个营，及时发动反击。
在蓝芹团长统一指挥下，八十二团一营向主要突击点一〇一高地进攻，三营分成两路，冲向石头山、九二高地；其余部队作纵深推进。战士们冲破遮天盖地的硝烟，以猎豹式的速度、猛虎般的强劲，突然出现在敌人面前。蒋军官兵根本无法组织有效的反抗，顷刻全部就歼。一〇一高地、石头山、九二高地在一个小时内就全部收复了。
廖耀湘对向凤武很失望，抱怨他打了三天都得不到尺寸之进。黑山之战不能及时结束，十万大军滞留此地，危险得很。
第三天干脆临阵换将，命新一军加入攻击部队。由新一军军长潘裕昆取代向凤武担任前敌指挥官，统辖新一军、七十一军、新六军的徐万寿旅，限一天攻破黑山。
次日拂晓，增加了新一军这支生力军的进攻集团，战斗力大大增强，发动了空前规模的大冲击。
然而守军更顽强，不仅固守阵地，还不断组织局部反击以杀伤攻击方的有生力量。战斗激烈的状况，可来看看亲历者新一军参谋长陈时杰在战俘管理所的回忆：
“潘裕昆意在坚决打通黑山走廊，使兵团能有安全空间行动，向黑山发起最后一次攻击。其战斗之激烈，诚为前所未有。特别是连日来进行持续作战的徐万寿旅伤亡更大。是日上午，当黑山守军（解放军）向东猛烈反击时，我军（蒋军）虽作决死战斗，但官兵疲惫不堪，伤亡惨重，且弹药与给养均不济，全军（新一军）二十四门重炮的炮弹仅敷一日之用；饮水也成了问题。而守军之阵地，其间多数为分立而又能互相联系的土堡群，巧匿于丛林、丘阜间，掩蔽极佳，甚难辨认。我军眼看不能支持，而守军却有进攻胡家窝棚以西一带高地（即黑山东北至饶阳河的一带高地）的迹象。这些高地可以瞰制整个走廊，并可以用炮火封锁走廊的要隘。如果这一带高地被解放军攻占，就可以阻止进而切断我兵团（廖兵团）主力退向营口之路。
“潘裕昆此时基于以上状况，尚图整顿主力，于次日拂晓再一次攻击。……
“入夜，我军之第一线各部队，先后对守军阵地要点施行夜袭。但仍遭到守军的顽强反击。截止二十四时左右，除新编三十师攻击正面略有进展及胡家窝棚以西一带高地稍许巩固，其他方面均未奏功。
“是日晚间，廖耀湘率兵团指挥所到达了胡家窝棚。潘裕昆立即向其建议，认为必须集中兵团主力进行攻击，才能够摧毁黑山守军抵抗。”
廖耀湘没有理会潘裕昆建议，命他次日（二十五日）必须将黑山拿下。但他内心已经慌乱了，获悉锦州方向的解放军东野主力已旋师东来，前锋也进至距此不到一百公里的北镇地区。他哪里敢再把主力纠缠在这里啊！这时，他命潘裕昆打黑山的目的早就不是通过黑山，而是让潘裕昆以攻为守挡住共军，主力赶快通过这条让人极度烦恼的走廊，向营口退却。
就在廖耀湘坚定地迈开了向营口退却的步子时，发生了两个“没有及时知道但极端严重的情况。”（廖耀湘语）
向营口撤退之路在大虎山以南被切断了。