胡宗南的前两次偷袭延安的阴谋，在毛泽东的出色指挥、人民解放军的英勇还击下彻底失败了。但蒋介石、胡宗南并未就此放弃其攻占延安的企图。
2月上旬，蒋介石把胡宗南从西安秘密召到了南京，与他一起确定了进攻陕甘宁解放区的基本方案。
别看胡宗南身材矮小，貌不惊人，但由于他是蒋介石的同乡，又是黄埔军校第一期毕业生，可算是蒋介石的得意门生，因此，他成了备受蒋介石青睐和器重的军官之一。
2月28日，蒋介石又突然从南京飞抵西安，召集国民党西安绥署主任胡宗南、副主任裴昌会、陕西省政府主席祝绍周、绥署参谋长盛文、空军副总司令王叔铭、空军第3军区司令刘国运等人举行秘密军事会议，进一步研究进攻延安的具体部署。
按照蒋介石的作战计划，以胡宗南部5个旅的兵力担任防备任务，以15个旅14万人，由宜君、洛川、宜川之线向北担任主攻；以西北行辕所属马鸿逵、马步芳部的10个旅5.4万余人，由宁夏之银川、甘肃之同心、镇原地区向东，以晋陕绥边区邓宝珊部的2个旅1.2万余人，由榆林向南助攻配合。为加强攻势，蒋介石还调集作战飞机94架，由王叔铬指挥，分别自郑州、太原、西安等地起飞，轰炸延安，配合进攻，以达到驱逐中共中央和中国人民解放军总部出西北，在延安及其附近地区围歼西北人民解放军，或逼西北人民解放军东渡黄河，由胡宗南部与黄河以东的国民党军夹击而歼灭之的目的。
胡宗南在调集部队的同时，还要求国民党空军大力协助。
国民党在抗战胜利后，为了发动反共内战，参照人民解放军的分布情况，将全国划分为五个空军军区，西安为空军第3军区，其辖区为豫、晋、陕、甘、宁、青、新疆7省。当时，归空军第3军区指挥的驻西安空军作战飞机有：空军第11大队，所属4个中队，其中3个中队各有P-47飞机12架，一个中队有P-47战斗机12架；空军第9中队，有B-25轰炸机12架。为了需要临时调来的属于南京空军第10大队或上海空军第20大队的C-47或C-46空运机一个至二个中队，飞机12架至24架。
蒋介石嫌西安的飞机不够用，又指示空军总司令周至柔增调飞机到西安。不久，空军总司令部参谋长王叔铭亲自飞到西安，并由上海空军第8大队调来B-24重型轰炸机8架，飞抵西安南面户县机场；从南京空军第5大队调来两个中队，计有P-51战斗机24架。
这样，在西安机场一下子停了包括C-46、C-47、P-40、P-47、P-51、B-24、B-25一百来架作战飞机。在这一个机场停这么多飞机，在国民党空军的历史上尚属首次，看来，国民党对攻占延安是花了血本的。