1949年3月，解放軍第19、第20兵團和第四野戰軍、華北軍區各1個炮兵師，奉中共中央軍委命令開赴太原前線，會同第18兵團等部總攻太原，使太原前線人民解放軍的總兵力增至32萬餘人，與守軍相比佔絕對優勢。3月17日，中共中央軍委決定組成以徐向前為書記的中共太原前線總委員會和以徐向前為司令員兼政治委員的太原前線司令部，統一指揮參戰部隊。3月28日，人民解放軍副總司令、第一野戰軍司令員兼政治委員彭德懷由中共中央駐地返回西北途經太原前線，參與指揮總攻太原的作戰。
閻錫山心中對蔣介石到底有多忠誠，外人無從得知，但他卻沒有傅作義那种放棄個人得失帶領整個系統走向光明的勇氣，只能一次次逼部下拒城死戰。而閻錫山自己卻做好了狡兔三窟的準備，提前跟陳納德實際控制的國民政府交通部民航局直轄空運隊打好招呼，又派手下從李宗仁那裡討來召閻錫山共商大計的電報。
1949年3月29日，閻錫山突然從屹繚溝臨時機場逃離太原時，只帶了盧芷復、侍衛長張逢吉、楊玉珍、廚師和兩名衛士，送行的只有梁化之和平時負責管理閻錫山生活的「五姑娘」閻慧卿。為了穩定太原軍心，梁化之專門要求閻錫山將「五姑娘」留在太原。但由於閻錫山專門在太原留下了釘子，在自己走後掌控大局的所謂「五人小組」中埋下互相掣肘的王靖國、孫楚和梁化之三人，結果即便是解放軍派晉綏軍大將趙承綬入城勸降，也被王靖國以「老頭（即閻錫山）不在，無人做主」為由拒絕。
1949 年3 月，進軍太原的解放軍受到沿途群眾的熱烈歡迎
4月20日，解放軍發起全面進攻，到4月22日，全部攻佔外圍據點，殲滅守軍12個師，直逼太原市區。直至4月23日中午，王靖國眼看太原守軍僅剩3萬殘兵敗將，才派人拿著自己籤字卻未加蓋印鑑關防的私人信件出城請求解放軍暫停攻城。但這種毫無擔當和誠意的行為，竟然是太原戰役中晉綏軍高官僅有的動搖舉動，晉綏軍高層對閻錫山的愚忠可見一斑。
而梁化之則更決定讓整個太原為自己殉葬，他不但扣押閻錫山在23日中午發出所謂「五人小組：太原守城事，如果軍事沒有把握，可以政治解決」的電報，還將王靖國寫信的事情告知閻錫山。結果閻錫山在午夜發電：「萬一不能支持，可降；唯靖國、化之兩人生命難保。」算是宣判了王靖國「死刑」。
被閻錫山和梁化之留在太原的「五姑娘」閻慧卿更為可憐，閻錫山曾一度試圖派飛機將她撤出，但遭到梁化之拒絕。結果這位曾幫助過共產黨的淳樸本分的農村婦女，到生命最後一刻都被梁化之脅迫。閻錫山收到所謂閻慧卿絕命電，實際上是梁化之起草的。最終梁化之安排柏光元在自己和閻慧卿服毒自殺後焚屍滅跡。在梁化之的帶領下，一批閻錫山手下的特務頭子因為手上沾滿了進步人士的鮮血，選擇與自己霸佔的山西婦女一起，通過自殺方式躲避正義的審判。而無論是王靖國還是孫楚，最終都是在中共的戰犯改造所裡壽終正寢。
1949年4月24日，太原解放。