1946年1月，孙立人赴美参加联合国参谋长会议。3月下旬，新一军乘美舰在秦皇岛登陆。4月初，新一军、71军在梁华盛指挥下，向四平进攻。4月8日，“天下第一军”首遭重创，其新三十八师在昌图以北兴隆泉地区遭到林彪亲率的东北民主联军的伏击，被歼灭1200多人。4月17日，在郑洞国指挥下，新一军攻占四平以东、以南地区。
18日，新一军向四平城区进攻，激战9天，久攻不下，26日被迫转攻为守。5月15日，蒋介石将正在美开会的孙立人电召回国，同时增调10个师的兵力围攻四平。18日夜，孙立人赶到前线重新指挥新一军。林彪见形势于己不利，于当夜率部悄悄撤出了四平。19日清晨，孙立人亲自驾驶一辆坦克，率先冲入市区，不料占领的却是一座空城。
1946年8月，孙立人被任命为东北绥靖副司令兼新一军军长及长春警备司令，率部扼守长春以北、松花江以南各要点。1947年1月，林彪率领12个师越过松花江，发动“一下江南”攻势。在其塔木战斗中，孙立人被林彪围点打援一口气吃掉2个团，气得他大骂杜聿明指挥无方，将他的兵力到处分散，致使林彪得以各个击破。2月，在林彪“二下江南”攻势中，孙立人又丢了1个整团。
