八十六师师长徐之佳为城防总指挥。新编第十一旅第一团团长王永清指挥该团和军辎重营防守西城，新第十一旅第二团团长石佩玖指挥该团和旅直属部队防守南城，以上两部统归新编第十一旅旅长于浚都指挥。陕北警备司令张之因指挥军特务营之机枪连、军补充营、师炮兵营、旅工兵连、新编第十一旅第一团第一营和陕北保安第五团之一部防守北城（包括北关解宅据点）。第八十六师副师长张云衢指挥新补充起来的第二五六团补充营防守东城。城南凌霄塔高地由第八十六师第二五七团（团长高凌云）担任防守，归指挥所直接指挥。

    沙家店战役后，胡宗南将其嫡系整编第二十八旅徐保部运走，董、刘两军节节向南猬缩，使榆林成为一座孤城。此时，守城敌军的粮秣弹药和装备也极为缺乏。当我军将再次进攻榆林时，守敌急电蒋、胡，要求从速补充械弹。于是10月26日，南京军政部开始派出一架飞机，由西安向榆林紧急空运军用物资。第一天，飞机虽然安全抵榆，但运到的枪械很少。

    27日晨，我军已接近城郊，炮火可直接威胁到敌飞机场。但是，西安当天仍派飞机一架抵榆。该机在榆林上空没有绕城飞行，而是放心大胆地直接冲向跑道。不料想，飞机正在跑道滑行时，被城南五里墩和西沙梁的我军炮火击中，正驾驶员被击毙，副驾驶员被俘，所运械弹均被焚毁。

    说来可笑，这架飞机“遇难”的原因，竟然是敌人内部有人故意报复所致。原来，敌城内军政人员的许多家属，眼看我军攻城在即，都争着乘机逃跑。飞行员则借机向每人索要黄金一两。榆林地勤人员见钱眼红，要飞行员分赃，双方争执不下，结果飞行员驾机空返西安。榆林航空站因此怀恨在心，明知我军已临近机场，但就是隐情不报，结果，导致第二天来机“自投罗网”。

    10月27日拂晓，我军开始向榆林外围据点发起攻击。

    10月27日下午，我军将凌霄塔南方之五里墩和“九一八”高地一带有利地形完全占领，并开始挖掘坑壕，向凌霄塔节节进逼。敌守军曾不时派小部队出击，但均未获效果。因此，敌守军的士气，随着我军坑壕作业进展的速度加快而愈益低落。30日傍晚，我军不仅对凌霄塔阵地发动了步炮协同的猛攻，而且向其他方向，特别是北城，也发起猛攻。

    当日夜里12时后，我军各种炮火更猛烈地轰击凌霄塔阵地的碉堡和二义庙据点，掩护步兵进攻。激战约1小时，敌前线碉堡多被摧毁，敌守军官兵伤亡很多。这时，敌二五七团团长高凌云一面调预备队投入战斗，一面向指挥所告急。敌指挥部急调两个连的兵力增援，但均被我炮火击退。夜2 时左右，敌前线碉堡全被摧毁，敌团指挥所和第一线部队均失去联系。敌军为巩固内城防守，命凌霄塔的守军于拂晓前开始撤退。由于撤退的队伍十分混乱，相互拥挤，加之南城门堵塞，仅容一人进出，敌军拖延至31日午后，才撤退完毕。在这种情况下，敌军受到城西南被我军占领的碉堡内火力射击，伤亡惨重，损失兵力达一个营以上。榆林战事紧张，邓宝珊在北平坐不住了，他接到左世允告急电报的同时，也接到傅作义的电报，邀他赴张家口计议榆林战事。邓立即赶赴张家口见傅作义。他们认为胡宗南当时已自顾不暇，无力援榆。傅作义本身的察绥防线过长，亦抽不出较大的兵力援榆。想空运美式装备的交警队增援，但因榆林机场已失，无法实施。最后，他们根据这个地区的实际情况，认为只有宁夏马鸿逵部还可以出兵解救榆林之急，于是决定：一面派暂编第十七师副师长梁泮池率一个加强团，乘汽车随邓宝珊由包头进抵扎萨旗，相机援榆；一面傅作义亲飞宁夏，要求马鸿逵派兵援榆。

    榆林守军得到这些消息，接着又收到傅作义由宁夏飞返途中在榆林上空投的一封慰问信，多少受到了一丝“鼓舞