下辖第十三、第十四、第十五师。9至10月间，第五纵队参加辽沈战役，先在彰武东南及西南地区阻击国军廖耀湘兵团西援锦州，尔后协同兄弟部队围歼廖兵团于黑山以东地区。1948年11月，根据中共中央军事委员会关于统一全军编制及部队番号的命令，第五纵队改称中国人民解放军第四十二军，万毅任军长。11月至1949年1月，参加平津战役，首先攻克昌平、沙河，继而在兄弟部队配合下攻占国军供应基地丰台，同兄弟部队一道完成对北平的包围。1949年4月起，任中国人民解放军第四野战军特种兵司令员。
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