1945年8月29日，我軍開赴東北地區的先遣部隊——冀熱遼軍區第16軍區部隊4000餘人，在司令員曾克林的率領下，抵達山海關外。
山海關，是一座歷史悠久、知名度極高的關隘，素有“天下第一關”的美譽。千百年來，山海關見證了無數重大歷史事件：唐太宗李世民征伐高句麗時，曾經從此地班師回朝；明朝末年，山海關守將吳三桂開啟關門，將十餘萬如狼似虎的清軍放進關內，導致清朝統治近300年；1933年，日軍在飛機、坦克、大炮的掩護下，大舉入侵山海關，駐紮和佈防在這一地區的中國軍隊奮起抵抗，打響了長城抗戰第一槍……
現在，駐守在山海關的是一支日偽軍，大約有3000餘人。照說，日本天皇在8月15日就宣佈無條件投降了，日偽軍應該向我軍放下武器，就地投降。可是，日偽軍的態度非常囂張，表示只向國軍投降，拒絕向我軍投降。
既然日偽軍頑固不化，那麼就只好請他們嚐嚐炮火的味道了。我軍迅速掃清了山海關外圍，只等一聲令下，向山海關發起最後的總攻。
就在這時候，出現了戲劇性的一幕。
8月30日，一支從內蒙古赤峰、林西等地出發的蘇聯紅軍偵察部隊也來到山海關。這支蘇聯紅軍數量不多，只有70多人，但是武器裝備精良，擁有多門大口徑重炮。我軍與蘇聯紅軍相遇後，非常熱情地向他們吹起歡迎的號角。可是，蘇聯紅軍仍然沒有搞清楚情況，保持警惕地架起武器。
現場氣氛緊張，一觸即發……
在語言不通、交流不暢的情況下，我軍戰士們唱起了《國際歌》。聽到熟悉的旋律，蘇聯紅軍才放鬆了警惕。隨後，在蘇聯紅軍裡一名蒙古翻譯的溝通下，雙方才建立了良好溝通，勝利會師。
經過一番協調，蘇聯紅軍決定協助我軍攻打山海關，以便佔領這座戰略地位十分重要的關隘，確保我軍後續部隊能夠順利出關，開赴東北地區。
山海關城高14米，厚7米，向來就是易守難攻之地。當年，如果不是吳三桂主動開啟關門，清軍沒有一年半載的功夫，是很難攻下山海關的。到了1933年，日軍哪怕動用了飛機、大炮、坦克等現代武器，都用了兩天時間，經過一番血戰才艱難地攻下山海關。冀熱遼軍區人數雖多，但在缺乏重型武器的情況下，也沒有拿下山海關的把握，所以一度產生繞過山海關的想法。
幸好，蘇聯紅軍帶來的大口徑重炮，極大地增加了我軍攻打山海關的火力。
8月30日黃昏5點鐘左右，由於山海關日軍兩次明確拒絕投降，蘇聯紅軍的大口徑重炮率先開火，向山海關城樓進行猛烈轟擊，轟出了突破口。與此，同時，冀熱遼軍區將所有重機槍調出來，對準山海關城樓的制高點進行火力封鎖。一時之間，槍炮聲大作，戰場上硝煙瀰漫。
冀熱遼軍區第18團擔任主攻任務。只見英勇的戰士們衝出陣地，在強大火力的掩護下，冒著槍林彈雨向山海關發起衝鋒，相繼沿著重炮轟開的突擊口，衝進城內，佔領了山海關制高點，將勝利的紅旗插在“天下第一關”的城牆上。
在第18團攻打山海關之際，冀熱遼軍區第12團兵分三路向火車站方向進攻。日偽軍見大勢已去，紛紛作鳥獸散。大部分日軍乘坐火車逃到了秦皇島，作為據點。
順便說一下，我軍打下山海關後，沒有趁勢而上攻下秦皇島，算是百密一疏的錯誤。導致後來國軍透過海運的方式，將新1軍、新6軍、第52軍等精銳部隊從西南地區運到秦皇島，並以此為據點，向山海關發起進攻。
到晚上9點鐘，我軍已經控制了山海關及周邊地區，取得了山海關戰鬥的勝利，淪陷了12年（從1933年到1945年）的山海關，回到了祖國人民的懷抱。
戰後統計戰果，在4個小時的戰鬥中，我軍共擊斃和生俘日軍200多人，打死打傷偽軍數十人，生俘偽軍警1000餘人。同時收繳長短槍3000多支，迫擊炮、擲彈筒50多門，各種機槍70多挺，子彈10萬發，以及其他大批軍用物資。
冀熱遼軍區第16軍區部隊解放山海關後，在山海關火車站乘坐一輛由客、貨、敞篷等幾十節車廂組成的混合兵車，迅速向錦州、瀋陽方向進發，啟動了收復東北地區的行動。
