1948年7月，华北军区第三兵团成立，李天焕任副政委兼政治部主任。11月,为发起平津战役作准备，第三兵团奉命东进包围张家口。李天焕深入兵团各纵队宣讲中央军委作战方针，鼓舞士气。第三兵团在东北野战军第四纵队配合下，于12月24日胜利解放了张家口。

    张家口战役大获全胜，与李天焕深入战斗最前线指挥密不可分。12月22日，我军对张家口发起总攻。23日拂晓，李天焕带着几个警卫员，冒着炮火纷飞的枪林弹雨向大境门方向移动，此时山头战斗十分激烈。

    李天焕正要继续靠前观察战况，被身材高大的警卫员周显贵一把拉住，大声说：“首长，危险!”李天焕甩开警卫员的手，吼道：“不要阻拦我！”他又向前走了一段路，炮弹在他身边爆炸，子弹在他耳边飞过。他飞快地跑到路边一座被炸毁的平房前，举起望远镜向四处山头观察，他笑了：因为敌我态势一目了然。他开心地对警卫员说：“这就是指挥靠前的好处。”

    这时，旅长马龙带着警卫员冲上来追击敌人，看到李天焕站在这里观察敌情，惊讶地问：“李副政委，你在这里？太危险了！”李天焕说：“嗯。这个位置最好。越往前越能观察到整个情况。”

    炮弹在周边炸起根根木头和块块砂石，警卫员急得要哭，李天焕向马龙旅长交代完任务后，警卫员强行把他拉走。马旅长根据他的指示，左右开弓，将敌人各个击破，直到胜利解放张家口。

    第三兵团战后开总结大会，首长们表扬了马龙旅长指挥正确、出手及时，出其不意、屡建奇功的战绩。马龙旅长说：“我指挥正确，多亏李副政委给我选的指挥位置好、调兵遣将得当。”

    李天焕担任高级指挥员以后，历次战斗都坚持一条原则：指挥位置尽量靠前，他认为这样既可了解敌情、战情，也便于正确指挥。当然越靠前危险越大。他说：“指挥员是父母生养的，难道战斗员不是父母生养的？”

    张家口解放后，第三兵团配合东北野战军包围北平，1949年1月北平和平解放。这时，李天焕调任第二十兵团政委。2月随部队开赴山西准备攻打太原，3月任太原前线总前委委员。4月20日对太原城外碉堡守敌发起总攻，两天内即穿插分割，各个击破。24日下午发起攻城战斗。杨成武和李天焕一起将指挥位置尽量前推，就近火线指挥部队，就连被俘的敌野战军总司令赵承绶也深感敬佩。第二十兵团攻破北门后直捣绥靖公署，战斗只进行4个半小时即全歼守敌，太原全部解放。

    在几十年的革命战斗生涯中，李天焕始终坚持战斗靠前指挥。他常常教育干部“平时和人民群众、红军战士打成一片，战时率领部队冲锋陷阵”，并将此作为严以律己的座右铭。