渡江战役结束之后，我百万大军乘胜追击，国军不断被歼灭，主力基本上损失殆尽，残存的全部兵力仅剩下了150余万人。此时老蒋仍不甘心失败，妄图以胡宗南和白崇禧两大集团为主，依托西南纵横交错的山岭和遍地的土匪武装进行最后的挣扎。为了打破老蒋割据西南的美梦，军委决定以二野为主，一野一部和四野一部配合，采用大迂回和大包围的策略，彻底消灭白崇禧和胡宗南集团。
为了加强领导，中央还成立了西南局，邓小平、刘伯承与贺龙分别担任第一、第二和第三书记。1949年11月1日，西南局发布进军川黔的作战命令。具体部署为：北路以二野第三兵团加上四野第47、第50和第42军直出彭水、黔江地区，消灭宋希濂集团；南路以二野第五兵团为主，实行大迂回，直入贵州，夺取贵阳和遵义等地，切断敌人逃往云南的退路。
当时在川黔防线上的国军共有三股势力，第一股是胡宗南集团，共14个军16万余人，布防于秦岭、汉中、川北一带；第二股是国民党西南军政长官张群所辖23个军约30万人，布防在巴东一带。这23个军当中，以川湘鄂绥靖公署主任宋希濂率领的8个军实力最强，张群对他寄予厚望，把他部署在了西南防线的最要紧地段，指望他力挽狂澜。第三股是川陕鄂边绥靖公署主任孙震部3个军约4万人，布防在川东北。
这三大股国军当中，胡宗南从大西北一直败到大西南，士气全无；孙震所部三个军也被我军多次打击过。只有宋希濂集团实力仍在，他也因此受到了我军的重点照顾，在陈锡联第三兵团和四野三个军的夹攻下，宋希濂再能打也抵挡不住，在川东遭到惨败，之后他率部向西昌逃奔，结果在大渡河沙坪一带被我军包围，宋希濂兵败被俘。
最能打的宋希濂都成了俘虏，川黔防线上的国军士气降到了冰点，纷纷溃逃。我军随即发起追击，所向披靡。有的部队甚至日夜兼程近200里。此时老蒋才如梦初醒，急令胡宗南集团由秦岭和大巴山南撤入川，但为时已晚。二野主力紧追不舍，并在一野一部的配合下解放了成都，胡宗南残部遭到致命打击，几乎损失殆尽。与此同时，四野也在二野陈赓兵团的配合下在广西重创白崇禧集团，桂系势力灰飞烟灭。
最终经过57天的连续作战，我军先后解放了川、康、滇、黔全部或大部，以及湘、鄂、陕、甘等省最后的50余座城市，一举粉碎了老蒋割据西南的美梦。大西南战役是解放战争期间我军歼敌数量最多的一次战役，此战共歼灭国民党军10个兵团部、49个军部、133个师共计93万人，这一歼敌数字几乎超过了辽沈战役和平津战役的总和。那么问题来了，既然大西南战役的战果如此辉煌，为何却没有入选三大战役呢？
最主要的原因就在于解放大西南并不具备战略决战的性质。三大战役结束之后，国军的失败就已经是板上钉钉的事情了。虽然老蒋手中还有150余万部队，但基本上都是残兵败将，士气全无，因此很难在战场上给我军制造困难。解放大西南硬仗和恶仗很少，几乎都是追击战，比三大战役轻松得多。大西南战役尽管歼敌数量很高，但由于不具备战略决战的性质，因此无法入选三大战役。
