解放军在做好各方面准备后，再战运城就提上了日程，有了前面两次的经验教训，这次进攻运城的准备工作十分充分，战役部署也更加完善，每支部队、每天的战斗任务也十分明确，战前动员也更细致，指战员的战斗意愿十分强烈。
经过战前侦查、及地下党提供的情报，运城内共有胡宗南部两个团、外加一个营，阎锡山部三个团、以及保安部队，共余人，但有各种火炮近百门，轻、重机枪 340余挺，火力配备严密，工事也再次巩固，虽然守军比前两次要多、不过士气很低落。
12月16日晚。
解放军各支参战部队，各以一个团的兵力秘密潜入到距离运城半日行程的地区隐蔽集结，行动计划是：
第2纵队的2个旅，由运城西关至马家窑段发动攻击、突破敌外围防线；第8纵队的2个旅，独3旅2个团，由老北门发动攻击。
17日天黑后。
解放军担负攻击任务的各部队，同时向运城城郊开进，先头各团，以突然袭击的方式、对敌发起攻击，早就是惊弓之鸟的国民党军依托坚固工事、和强大火力负隅顽抗。
阎锡山接报大惊，一面命令运城守军坚守待援，一面严令各支机动部队火速增援运城。
18日。
马晋宁再次回电、要求阎锡山派卡车帮助运兵，由于解放军前面两次进攻运城，守军均坚守月余、而城未破，现在运城守军相较前两次、还增加了两千兵马，阎锡山认为这次至少还能坚守一个月以上，也就不再坚持让马晋宁率部乘坐火车南下，只是限定马晋宁在十日内赶到临汾，与其他增援部队汇合。
20日。
马晋宁亲率第三师从泉阳出发了，当日行军35公里扎营，随军的刁魁义将情况密报给了阎锡山，这个行军速度、十天内肯定赶不到临汾，但在国民党军中、也算说的过去，阎司令也就没有苛责马晋宁，毕竟他的嫡系部队、还有没出发的呢。
12月23日。
解放军已经扫除运城西、北两面登城的全部障碍，计划休整一日、于25日发起总攻。
23日夜，前指接到敌情通报：
黄河南岸之胡宗南部4个旅，正在准备北渡黄河，向运城增援。