9月12日，辽沈战役打响，东北野战军突然奔袭北宁线。蒋介石急调卫立煌至南京接受任务：即以沈阳主力出动，解锦州之围，并夹击锦州地区的解放军。到南京后，卫立煌不赞成蒋介石的作战方针，主张应候关内增援部队，解锦州之围后渡大陵河、出沟帮子，向辽西地区前进，沈阳国民党军主力才能西出与东进兵团会师。蒋介石闻言，拒不采纳卫立煌的意见，要他立即回沈阳指挥部队出辽西。卫立煌当即含糊其词地推脱说：“回去与负责将领仔细商量后再作处置。”蒋介石不放心，派参谋总长顾祝同随卫立煌同到沈阳，监督他执行命令。为此，顾、卫二人发生争执。顾、卫争执后，顾祝同回到南京向蒋介石汇报了卫立煌不执行命令的情况。当解放军即将进攻岌岌可危的沈阳市区时，卫立煌依然留在这座危城之中，默然地端坐于总司令部，直到10月，蒋介石才派飞机把他接走。

　　1949年10月1日，中华人民共和国成立，此时，暂时定居香港的卫立煌心情十分激动，不管自己是不是“战争罪犯”，拿起笔就起草了一份电报，通过香港的中共有关组织，发到北京向毛泽东主席致贺。1955年春，周恩来总理写信给卫立煌，希望他返回北京。卫立煌接信后十分高兴，于3月15日秘密到达广州。卫氏夫妇到达广州后，由中央华南局代发电报到北京，向毛泽东主席、周恩来副主席和朱德副主席致敬，报告他已经回来，同时将预先准备好的《告台湾袍泽朋友书》交新华社发表，呼吁在台军政友人认清形势，跟共产党走，为人民尽力。卫立煌回来后，先后担任了政协全国委员会常务委员、国防委员会副主席，并被选为全国人大代表、民革中央常务委员。

　　1960年1月17日，卫立煌因心肌梗塞等病在北京逝世，享年64岁。1月20日，周恩来总理在中山公园中山堂主持追悼会。毛泽东、刘少奇、周恩来、朱德、宋庆龄、董必武、陈云和邓小平等中央领导同志送了花圈。卫立煌的骨灰盒安放在八宝山烈士公墓，紧挨着林伯渠、陈赓等人的灵位。