「『小諸葛』上當了!」林彪大喜過望，急令以第十三兵團主力組成的西路軍和以第四兵團、第十五兵團組成的東路軍分別佔領芷江、粵北，從兩翼突破敵「湘粵聯合防線」，切斷白崇禧集團逃往貴州、雲南的退路，同時令中路五個軍靠攏作戰，準備一舉殲敵於衡寶戰役之中。
毛澤東敏銳地察覺到了林彪的輕鬆和自信。他親自手書了中央軍委致四野的回電：
(一)同意5日12時電五個軍靠攏作戰的部署；
(二)白崇禧指揮機動，其軍隊很有戰鬥力，我各級幹部切不可輕敵，作戰方法以各個殲滅為適宜。
林彪、鄧子恢急令衡寶公路以北的部隊就地集結，令西路軍主力由黔陽、芷江東進寶慶、祁陽地區，準備與敵會戰。
10月5日下午，中路軍一部插入衡寶公路以南的靈官殿，東路軍逼近韶關，合圍即將形成。就在這時，白崇禧發現了四野迂迴部隊，如夢方醒，他慌忙下令所部全線向廣西方向撤退。林彪也不放鬆，命令部隊急速窮追，於祁陽以北包圍了敵七軍和四十八軍大部。7日，林彪將此情況報告軍委，10日，毛澤東以軍委名義回電，對林彪擬在祁陽以北地區與敵決戰表示讚許，電報說：
(一)你們已抓住桂軍四個師於祁陽以北，其餘敵軍亦正回援，我軍有在湘桂邊區殲白主力之可能。聞之甚慰。
(二)完全同意你們的提議，陳賡兵團即由韶關英德之線直插桂林柳州，斷敵後路，協同主力聚殲白匪。此計劃如能實現可以大大縮短作戰時間，請即徑令施行。
(三)鄧華兵團及曾生林平等部獨力相機奪取廣州。如何部署，由葉方鄧賴籌商電告。
(四)現至湘潭之二野部隊，必要時可令參加祁陽地區之殲白作戰。
這一戰役，共圍殲白崇禧精銳主力第七軍和第四十八軍大部，與此同時，西路軍主力在右下江殲滅敵六十二師。桂軍此次雖然逃脫了全軍覆滅的厄運，但桂軍精銳共四個師全被「包了餃子」，白崇禧挨了林彪一記悶棍。
10月中旬，四野第四兵團和第十五兵團以及曾生率領的兩廣縱隊發起廣東戰役，解放廣州。
經衡寶、廣東戰役，敵已無力防守。但為挽回敗局，白崇禧以剩下的五個兵團計十五萬多人防守湘南東安、新寧和廣西興安、恭城、陽朔、荔浦一帶，以桂林為中心，沿湘桂公路組織防線，以圖堅守廣西。中央軍委、毛澤東電令四野要以主力從祁陽、武崗向桂林、柳州前進，斷敵西逃貴州的退路，將白崇禧、余漢謀殘部聚殲於廣西境內。林彪、鄧子恢和參謀長肖克決定組成西、南、中三路大軍圍殲殘敵，命令第十三兵團為西路軍，迂迴至百色、果德，斷敵西逃入滇之路；以二野第四兵團和四野第十五兵團一部為南路軍，速進廉江、茂名
、信宜地區組織防線，斷敵向海南島逃跑的退路；以第十二兵團為中路軍，適時牽制敵人，待西、南路軍斷敵退路後，一起向敵發起攻擊。在林彪主持下，四野參謀部又為白崇禧設下了一個陷阱。
11月5日，白崇禧在桂林榕湖路白公館召開軍事會議，桂系主要將領李品仙、夏威、徐祖貽、賴光大、黃傑、張淦、徐啟明、魯道源參加了會議。白崇禧鑒於廣西已成泥淖，不可久留，提出了兩個方案進行選擇，一是向南行動，至欽州轉運海南島；一是向西行動，轉移至黔滇邊域，進入雲南。
向西，還是向南?會上，雙方爭執不下。白崇禧最後裁決為採用第一種方案，向海南島撤退。他決定以黃傑的第一兵團一部馳援黔東，以張淦的第二兵團南下，指向陸川、廉江、遂溪，魯道源的第十一兵團也緊跟向信宜、茂名前進，以上各部均以佔領雷州半島與海南島的聯繫為目的；另外，徐啟明的第十兵團由平樂方向逐漸移向武宣、桂平、貴縣，並以第五十六軍防守柳北三江縣，黃傑兵團餘部擔任桂柳之間的掩護。
11月6日，四野西路軍秘密開進，半月後進入廣西境內；18日，中路軍沿湘桂鐵路攻擊前進；15日，南路軍向廉江、茂名、信宜挺進，以隔斷桂軍前往海南島的退路。白崇禧集團在三路大軍迅雷不及掩耳之勢的打擊下，擠成一團，蜂擁在通往海南島的狹窄道路上。
整個戰役的關鍵在於能否切斷桂軍撤向海南島的通道。南路軍總指揮陳賡嚴令部隊不怕疲勞，不惜犧牲，先敵堵住粵桂咽喉，阻止桂軍全軍撤退。這時，林彪鑒於南路軍過於突出，特別是第四兵團有孤軍深入之虞，電令第四兵團殲滅廣州逃敵後向北移動，協同四野中路軍截擊敵南撤殿後部隊魯道源第十一兵團。這種部署實際上減輕了對雷州半島、海南島的鉗制力，有使白崇禧集團大部漏網的危險。陳賡向毛澤東報告後，毛澤東於11月24日回電林彪轉陳賡，指示「陳賡所率四個軍，除一個軍仍照陳賡前提部署由羅定、容縣之線迂迴敵之左側背外，主力似不要進入廣西境，即在廉江化縣茂名信宜之線佈防，置重點於左翼即廉江化縣地區，待敵來攻而殲滅之。同時以一部對付余漢謀之配合進攻」。據此，南路軍先敵一步在桂軍南撤的必經之路上築起了一道阻擊線。
白崇禧見南路軍較為突出，又切斷了他南撤之路，遂令第三、第十一兵團南攻，令進入廣西的第十三兵團回頭北擊，企圖南北對攻，吃掉南路軍並藉此打開缺口。
白崇禧困獸猶鬥，窮凶極惡。四野前線指揮部睹此情形，立即調整部署。林彪急令北路軍迅速挺進廣西，令李作鵬所率第四十三軍由廣州西進羅定，協同南路軍殲敵於粵桂邊境。24日，敵向廉江、茂名、信宜地區進攻，遭到頑強反擊後被迫回竄，被第四兵團合圍於博白地區；南線余漢謀一部乘隙竄占廉江，又被第四兵團十三軍回師聚殲。
白崇禧的「南線攻勢」被林彪挫敗後，其第一、第十和第十一兵團殘部分別撤至南寧、欽州地區，陷入了四野西、南、中三路大軍的合圍之中。至12月14日，白崇禧集團便土崩瓦解，蕩然無存了。
林彪在戰役之前，命令各部不惜一切代價，力求活捉白崇禧。在廣西戰役中，白崇禧疲於奔命，狼狽不堪，他的指揮所也一再搬動，居無常處。白崇禧的密友程思遠先生回憶道：
1949年11月21日，人民解放軍中路開始進攻桂北，在小溶江擊破黃傑兵團的七十一軍，白崇禧即日將指揮所從桂林移駐柳州。11月24日，從貴州進入三江的解放軍前鋒進抵柳州的沙塘，白崇禧又從柳州奔南寧。
12月3日8時40分，黃傑與白崇禧接通電話，報告所部即向南寧移動。10時，白崇禧乘飛機飛逃海南島。
第二天，白崇禧請國民黨海南行政長官陳濟棠集中一切船隻，搶渡即將到達的桂軍。12月8日，白崇禧憂心如焚，電令黃傑、徐啟明等人，「為適應當前情況，各部隊應力求避戰，保存實力，輕裝分散，以策安全。」12月9日，他神情黯淡地對左右說：「四野分幾路窮追不捨，部隊或敗或潰，能上船的很少。」
白崇禧夜宿艦上，無盡的感觸湧上心頭。從10月到12月，不足一百天，他的幾十萬部
隊全拼完了，「半世英名付流水，但寒煙衰草凝綠」。白崇禧不得不承認，在林彪面前，他這個「小諸葛」言過其實了。他心裡清楚，在海南島的日子也是屈指可數。
海南島遠離大陸，孤懸南海之中，與雷州半島遙相對望，戰略地位十分重要。龜縮於台灣的蔣介石妄圖以舟山、金門、萬山、海南諸島，組成一根海上鏈條，互為依托，防衛台灣，「反攻大陸」。在海南島這彈丸之地，蔣介石部署了十萬步兵、五十多艘軍艦和四十多架飛機，佈置了一個所謂「海陸空立體縱深防禦」工事，交由國民黨瓊崖總司令薛岳全權指揮。
解放海南島，這在當時幾乎是不可想像的。雷州半島與海南島之間橫隔著瓊州海峽。茫茫大海，浪急水高。四野部隊一無渡海船隻，二無空中掩護，三無海戰經驗。「東北虎」要變成「南海龍」，困難重重。
兩廣戰役結束後，根據中央軍委指示，林彪命令第十五兵團司令員鄧洪、政委賴傳珠率四十軍(軍長韓先楚)、四十三軍(軍長李作鵬)共十萬人直接準備渡海作戰。12月26口，林彪就任中南局書記，坐鎮武漢，指揮海南島作戰事宜。
在第十五兵團召開的作戰會議上，第四十、四十三軍及兵團指揮員在渡海時間、作戰方式和戰術運用上發生著相當尖銳的分歧。這主要表現在是早打還是晚打，是用木帆船渡海還是購買登陸艦渡海，是小型分批偷渡還是大規模渡海等問題上。
第十五兵團副司令員兼四十軍軍長韓先楚旗幟鮮明，態度明確。他認為：早日發起海南島戰役，可以趁敵人立足未穩，打擊敵人妄圖「反攻大陸」的海上部署，確保我們南線的安全，鞏固國防。反之，如不早日解放海南島，就給敵人喘息的機會，敵人必然加強島上的防禦，還會加緊對我瓊崖縱隊的「清剿」，甚至勾結美帝插手海南。那樣，招來的後患將是無窮無盡的。
第十五兵團基於上述指導思想，決定變陸軍為海軍陸戰部隊，用木帆船跨海作戰，力爭陰曆年前發起攻擊。
毛澤東十分關心海南島戰事的進展。1949年的最後一天，毛澤東在出訪蘇聯期間，打電報給林彪，同意第十五兵團「所取方針，即努力爭取在舊歷年前進攻海南島」，但同時又指出，「要以充分準備確有把握而後動作為原則，避免倉促莽撞造成過失」。鑒於準備工作不很充分，第十五兵團放棄了陰曆年前進攻海南島的計劃。
毛澤東從蘇聯打電報給林彪，詳盡分析了海南島作戰的特點，指示：希望海南島的問題能在1950年春夏兩季內得到解決。林彪即令第十五兵團司令員鄧洪、政委賴傳珠、參謀長洪學智親臨雷州半島指揮。
在戰前準備中，四十軍和四十一軍把繳獲的汽車引擎拆卸下來裝在木帆船上，改裝成機帆船；把戰炮裝到機帆船上，左右定位，裝備成「土炮艇」。這種土炮艇目標小，隱蔽性能好，易於接近敵人，而且造價低，時間短，可以大批量裝備部隊。很快，雷州灣、安鋪港和流沙港泊滿了一支支「土艦隊」。
1950年2月10日，林彪命令李作鵬部四十三軍派一個團先行渡海進行試攻。毛澤東電告林彪，「同意四十三軍以一個團先行渡海，其他部隊陸續分批尋機渡海。此種方法如有效，即可能提早解放海南島」。
3月，四十軍和四十三軍連續組織四次偷渡，獲得成功。他們中，有的安全返回，有的進入島內，與瓊崖縱隊會合。林彪遂令繼續偷渡，以增強島內我軍力量和逐步佔領灘頭陣地，積小勝為大勝，等待時機成熟時，內外夾攻，一舉解放海南島。
林彪關於海南島戰役的這一設想和部署與實際情況有出入，遭到韓先楚的反對。韓先楚認為繼續偷渡是錯誤的主張：
因為我們和兄弟部隊連續四次偷渡，已使敵人摸清了我軍偷渡的規律，並專門組織一個摩托化機動部隊堵截和圍剿。這種分散兵力、曠日持久的戰法，必然會拖延時間，貽誤軍機。況且，通過幾次偷渡和其他偵察手段，我們對敵人部署已心中有數。
大規模登陸火力強，部隊多，力量大，一定能勝利。
韓先楚建議林彪及早發起大規模渡海作戰。林彪不予理會，繼續電令部隊組織偷渡。
韓先楚建議盡快發起攻勢還有另外一個理由。他從老船工、老漁民口中，掌握了瓊州海峽的風向和潮汐規律。他獲悉：每年從正月到清明都是北風和偏北風，風順浪和，利於南渡；谷雨過後，海面多為南風，驚濤駭浪，不利南渡。眼看清明即過，谷雨冉冉，韓先楚寢食不安。他向兵團、四野發去了一封長長的電報，分析大規模渡海作戰與小型偷渡的利弊，並請林彪轉報中央軍委和毛澤東。
韓先楚的電報使毛澤東想起了一年前進攻金門島失利的教訓。毛澤東致電林彪，指出渡海作戰，「必須一次運載足夠兵力和三天以上糧食於敵前登陸；建立穩固的灘頭陣地，隨即獨立進攻，而不依靠後援」。顯然，這是肯定和支持韓先楚建議。
上允下催，林彪不能再猶豫了。他指定韓先楚隨軍渡海，登陸後統一指揮島上戰鬥。
1950年4月16日晚，雷州灣萬船齊發，直馳海南。船隊擊退了敵艦的攔截，四十軍和四十三軍佔領灘頭陣地，向縱深發展，接應大部隊登陸的瓊崖縱隊和偷渡部隊也從敵人背後打上來，前後夾攻。不足一個小時，薛岳吹噓「固若金湯」的海南島立體防線便告崩潰。
韓先楚立即指揮島上部隊利用繳獲的汽車組成快速部隊，全線追擊，將島上敵軍盡數殲滅。5月1日，海南島獲得解放。
海南島戰役結束後，因為健康原因，中共中央決定送林彪去蘇聯休養治療。於是，他和七歲的女兒林立衡一起，第二次來到了莫斯科。
在這裡，林彪受到了斯大林的盛情款待。在一次宴會上，斯大林稱林彪為「無敵元帥」，他半開玩笑地對林彪說：
「林彪同志，中國現在已經和平了。作為軍人，你失去了用武之地。你才四十三歲，你不感到可惜嗎?」
和往常一樣，林彪的回答簡短精煉：「一切為了和平。中國人天性愛好和平，軍人也是如此。」
掌聲驟起。
掌聲中，林彪的歷史翻開了新的一頁。