扫清东山外围的阎军后，东山战役进入了关键阶段。牛驼寨、小寨头、淖马、小山头四大要塞，各个要塞都由所谓"平面四层、立体四层"的碉堡群构成密集火网，每个阵地、碉堡壕沟和火力点，均无法接近，易守难攻，无不经过逐步激战反复争夺，攻坚战与争夺战交织，一直处于胶着状态，反复拉锯对峙到26日。是日夜暮，解放军向牛驼寨、小寨头、淖马、小山头4处同时发起总攻。
敌东山形将失守，阎锡山严令官兵据险顽抗，不准后退一步，违者当场处决。仅淖马主阵地一处遭到处决者就有四十师三团团长刘永旺、八总队一营营长赵典章、三营营长房宗德等官兵数十人。但这一切，均无济于事，阎锡山的所有反扑部队均遭到解放军歼灭性的打击。11月1日，牛驼寨各个碉堡全为解放军逐一攻克，整个东山已全部为解放军占领，阎锡山的防御体系及其堡垒神话已被彻底粉碎。太原危城直接暴露于解放军强大的火力控制之下，作为太原屏障的东山已变成了解放军攻城时的前沿阵地，太原城内守军已成瓮中之鳖，夺取太原唾手可得。
