平津戰役結束以後，敵人在華北的主力已經覆滅，整個華北地區只剩下了盤踞在山西的閻錫山。閻錫山的情況同樣不好，他還能掌握的地盤也已經只剩下了太原、大同等少數幾個城市。實際上華北第18兵團早在平津戰役結束之前就進攻過太原，只不過因為兵力不足未能攻克。平津戰役結束以後，華北第19兵團、第20兵團也奉命開往太原。
太原位於晉中平原北部，東面是罕山，西面是汾河，北面有大片山脈作為屏障，戰略位置十分重要。自古以來，太原就有龍城之爭，歷代都是兵家必爭之地。自從清末以來，閻錫山已經盤踞在太原38年了，在他的經營之下，太原成了全國少有的堅城。敵人以太原為中心，以雙塔寺、臥虎山、鋼鐵廠等戰略要地為支撐點，環城修築了5000多個碉堡，再加上鐵絲網、地雷等障礙物，形成一個擁有多側面、大縱深的集團防禦體系。閻錫山甚至斷言，每一個陣地至少能經得起一萬發炮彈。
除了工事堅固之外，敵人在太原的兵力也非常多，總共有2個兵團部、6個軍、16個步兵師、3個特種兵師，總兵力大約有8萬多人。這其中，第3軍軍部和下屬3個師負責城東的防線；第19軍軍部和下屬2個師加2個團負責城東北的防線；第61軍軍部和4個師負責城西的防線；第34軍軍部和2個師負責城南的防線；第43軍軍部和2個師負責城東南的防線；第30軍和第83師、鐵血師、神勇師負責守衛城中心。除此之外，敵人還有10個炮兵群共計900多門大炮，隨時進行火力支援。
雖然敵人妄圖依託牢固的城防固守太原，但就連閻錫山自己都沒有多少信心，他將太原留給了王靖國、孫楚等人，自己則跑去了南京。這次進攻太原的戰鬥，第19兵團63軍主要負責進攻太原南面。首先奪取東南外圍的要塞雙塔寺，然後再從首義門、城東南方向進行突破，然後直接殺入太原縱深。
63軍軍長鄭維山接到任務以後，立刻親自登上東山觀察敵情，然後做出戰略部署，外圍的戰鬥由189師擔任主攻，187師擔任助攻。到了攻城時，由188師擔任主攻，187師擔任助攻，189師則作為全軍的預備隊。敵人在太原東南方向的防線，是以雙塔寺為中心，12號碉堡為前沿支撐點，再輔以其他大大小小的高地、山溝，形成了一道寬4公里，縱深5公里的防禦地帶。這一片區域總共有250多個碉堡、5000多名敵人，妄圖憑藉工事進行頑抗。
雙塔寺又叫做永祚寺，位於太原東南方向2公里處的一個小山坡上。由於這裡是附近的制高點，敵人將東南防線的指揮所和炮兵觀察所都放在了這裡。太原戰役開始以後，敵人以雙塔寺為核心，在正面1000米、縱深400米的區域內，修築了48個碉堡以及鐵絲網、地雷等防線，在雙塔寺的東、東南、北、東北還各有一個炮兵陣地。敵人在這裡的部隊主要有43軍軍部、暫編第49師以及第70師和第72師各一個團，總兵力大約為4400人，由43軍軍長劉效曾統一指揮。
1949年4月20日凌晨5點，63軍發起了掃蕩太原外圍的戰鬥。在短短的一段時間裡，63軍各部就相繼突破了敵人的防線。到了下午15點，189師565團、566團，187師559團、560團已經從各個方向，對雙塔寺完成了合圍。為了避免古寺遭到戰火的破壞，63軍沒有立刻發起進攻，而是寫信給劉效曾進行勸降。可劉效曾十分頑固，依然妄圖進行抵抗。無奈之下，63軍只得下定決心，以軍事手段消滅雙塔寺的敵人。這次進攻中，189師作為主攻力量，從雙塔寺西面發起進攻；187師擔任助攻，在雙塔寺東面和東南面進行佯攻；炮兵及其他部隊負責火力支援和堵截敵人的任務。
189師師長杜瑜華親自到前沿觀察情況，他發現雙塔寺西面和西南面不但有大量暗堡，還有鐵絲網的障礙物，地形也十分開闊，很容易遭到敵人炮火的阻攔。相對來說，西北方向雖然地勢較高，但敵人的防守相對薄弱，只需要炸掉封鎖道路的兩個暗堡，就可以直插到雙塔寺。為了減小傷亡，杜瑜華最終決定以566團從雙塔寺西北進行突破，565團在南面和西南面進行佯攻。
就在進攻開始前一天晚上，566團佔領了雙塔寺外圍的一口水井，那也是敵人在雙塔寺西南方向唯一一口水井，使得敵人陷入了混亂之中。不僅如此，566團還透過一個被俘的炊事員喊話，爭取到了敵人西南方向一個連的投誠。另一邊的187師559團同樣也有收穫，他們抓到了敵人一個炮兵連長，最終勸降了70多個敵人。透過這些俘虜，63軍進一步掌握了敵人的部署情況。
4月22日早上6點，進攻雙塔寺的戰鬥正式打響，63軍首先集中大炮，對敵人進行火力壓制，進攻部隊趁機從各個方向發起了進攻。559團首先攻下敵人的13號碉堡，從東南角突破了敵人的防線。560團也集中了兩個營的兵力，從東面發起進攻。他們的進攻成功吸引了敵人的火力，為189師創造了機會，189師565團和566團趁機攻下了敵人西面和南面的陣地。
隨後，566團以3連、9連作為尖刀連，565團以1連作為尖刀連，開始向雙塔寺穿插。566團3連在連長賈貴福的帶領下，一路穿插到了敵人73師的師部附近，成功俘虜了師長祁國朝等人。565團1連也連續突破了敵人三道防線，抓住了790多個敵人。尖刀連突破以後，後續部隊也開始了向前進攻。
566團3營7連開始前進以後，首先殲滅了敵人一個連，然後兵分兩路殺向敵人的縱深。一路殺入敵人的炮兵陣地，順利奪下了各類火炮17門。另一路則在指導員崔鳳岐的帶領下，向雙塔寺方向殺去。7連8班班長段光喜帶著戰士王貴、王同生衝在最前面，很快就殺到了雙塔寺附近。他們在雙塔寺西南方向的地堡裡抓到了19個俘虜。從這些俘虜口中，他們得到了一個訊息，那就是43軍軍長劉效曾就在正殿裡。
可問題是怎麼才能夠進去，光靠他們三個人想要殺進去是很困難的，只能等著後續大部隊趕到後才能發起進攻。段光喜始終覺得有些不甘心，他索性在雙塔寺外面轉悠起來。等段光喜走到一側的外牆時，忽然發現上面好像有一個洞口。他走過去仔細一看，發現那不知是什麼東西搞出來的一個缺口。
段光喜從缺口往裡面一看，發現這個缺口竟然能直接進入寺廟裡。如果他們能夠偷偷潛入雙塔寺，很可能殺敵人一個措手不及。想到這裡，他心頭大喜，趕緊返回去，告訴王貴和王同生：“你們快點跟我過來，我發現了一個可以進去的缺口。”三個人就這樣從那個缺口鑽進了雙塔寺裡。
進去之後，段光喜等人就更高興了，他們發現這裡面竟然是敵人的彈藥庫。從這裡出去，前面就是正殿。敵人的防禦力量主要部署在外圍，這附近根本就沒有什麼人把守。段光喜讓王貴守著彈藥庫，自己則帶著王同生直撲正殿。正殿有東西兩個屋子，他們首先殺進了東屋，裡面幾個敵人的軍官還沒有反應過來，就做了俘虜。
段光喜端起衝鋒槍，指著這幾個軍官大聲問道：“你們誰是軍長？”其中一個軍官指了指西屋，段光喜立刻明白過來，他讓王同生看守俘虜，自己則衝進去了西屋。西屋的敵人軍官同樣沒有反應過來，便被俘虜了，其中就包括了劉效曾。劉效曾被俘以後，外面的敵人再也無力抵抗，紛紛舉起雙手投降。
沒有了指揮部以後，雙塔寺一線的敵人混亂不堪，63軍各部趁機向敵人縱深穿插，將敵人分割包圍，然後一一殲滅。到了7點30分，雙塔寺一線的敵人全部被殲滅，戰鬥順利結束。這次戰鬥中，63軍總共消滅了575名敵人，還俘虜了包括劉效曾在內的3900多人，同時繳獲了119門大炮和大量軍需物資。