“四野”总部经过谨慎思考，形成一个新的作战方案，随即向中央军委发电请示：“两沽战斗甚难达歼敌目地，且因地形开阔，河沟障碍，我兵力用不上，伤亡大而收获小，亦拖平津作战时间……我们意见，目前我军一方面防敌突围。但由于我目前未攻两沽，敌多半不敢突围。在此情况下，我军拟5个纵队的兵力包围天津，进行攻击天津的准备。在我军未攻击之前，如敌突围则先打突围之敌。如我准备成熟，敌尚未突围，则发动总攻歼灭天津之敌。盼军委电示。”
中央军委经客观分析，当日复电：“放弃攻击两沽计划，集中5个纵队准备夺取天津是完全正确的。”
刘亚楼在红军时期就带领部队打过不少恶仗、硬仗，一提起作战就有种兴奋感。他渴望自己能够重上第一线带领部队冲锋陷阵，这时机会来了。他主动向林彪请战：“解放战争快要结束了，我从苏联回国后还没有指挥过大的战斗。这次打天津，能否派我去执行任务。”在得到林彪同意后，“平津”前线司令部根据中央军委指示，立刻成立天津前线指挥部，刘亚楼任总指挥。
1948年12月30日至1949年1月2日，4天之内，刘亚楼指挥34万大军将天津围得水泄不通。
攻击天津是一场极其艰苦的攻坚战。天津外城有护城河，市内河渠纵横、地形复杂。陈长捷在日伪时期建立永备工事的基础上，又新建筑了大量的城防工事。在天津周围设置了35公里的无人区，布设了大量地雷。为了阻止我军进攻，敌人关闭了海河入海口的水闸，提高了护城河的水位，并且每日以千人计在河上破冰以防河水结冻。
根据天津整体的地形，南北长，东西窄，海河横贯市中间的特点，他确定了东西对进，拦腰斩断，金钢桥会师，先南后北，先吃肉后啃骨头的作战方针，经“四野”总部上报，中央军委批准了他的作战方案。
他发动部队集思广益，研究通过护城河的各种办法。坦克兵纷纷表示，把坦克直接开到护城河底，在坦克顶上搭木板建桥，用自己的牺牲为战友铺架通向胜利的道路……一纵就地取材，创造了一种芦苇桥，浮力大容易架设，经试验，三分钟可以冲过去一个连。刘亚楼知到后非常高兴，立刻开会推广，组织部队演练。
1月14日上午10时，随着刘亚楼一声令下，500多门大炮一起怒吼，千万发炮弹呼啸着飞向天津城垣，数十辆坦克迎着弹雨隆隆出发，跨沟越壕，冲向突破口……
天津战役是我军战争史上一次空前的步、炮、坦、工兵等诸兵种协同作战实兵演练。炮兵、坦克兵之多，工兵首次大批直接参加攻坚突破，堪称解放战争之最。34万大军熟练的节拍、默契的协同和无比英勇的气概一气呵成，向世人展示出一幅壮观的现代化战争画面。天津战役是刘亚楼在结束几十年陆军生涯的最后一次成功佳作。
