东路：攻占多伦后，苏蒙军变更部署，分兵两路(右路为主)向承德发展进攻。十六日，右翼先遣队占领水泉坝，击溃森吉图伪守军，入夜冒雨前进。十七日，右翼一部折向丰宁前进。十八日，解放丰宁，俘敌三百，左翼解放隆化(敌弃城南逃)。十九日，两路向承德方向进攻，于晨三时到达承德附近，从城南、北、西三个方向对承德形成合围态势，守敌混乱，部分哗变，苏军司令带小分队突入城内，迫使日军师长接受投降条件，黄昏主力攻入城内，日伪八千余人全部投降。
西路：十八日，苏蒙军下达向狼窝沟等筑垒地域进攻的命令，入夜发起进攻，因遇雨和遭敌顽抗，进攻受阻。十九日，进攻各团各派一加强营在炮兵、航空兵支援下，进行火力侦察，查明敌情。二十日，一梯队各团派出强击组，揳入敌筑垒地域，消灭永备工事之敌，战斗很激烈。中路蒙军装甲七旅之进攻，接连遭受日军火力杀伤及小股反冲击；日终前，左翼已占领有利地形。二十一日拂晓，经炮火准备，发起总攻，激战一整天，到黄昏，除西边敌若干支撑点(估指春垦)外，基本占领敌筑垒地域。二十二日，攻占张家口。
第三阶段(八月二十一日——二十三日)
东路：二十日晨，苏蒙军由滦平旧址(今滦河)向西发展进攻。二十一日晨，向滦平之敌发起进攻，守敌投降。十三时，一梯队突入古北口，守敌三千，全部投降。二十二日拂晓，先遣部队进至杨各庄，石匣一线，遭日军抵抗受阻。此时，国民党军为抢夺胜利果实，积极北进，收编日伪，限制我军行动，阻止苏军入关。与此同时，美军在秦、唐登陆。苏军下令停止向北平进攻，后又令其先头部队撤到长城以北。
西路：攻占张家口之苏军，在尚未按计划向北平行动的情况下，即奉命停止了进攻。战役第三阶段即告结束。
