扶眉战役把胡宗南与二马之间的关系彻底搞僵，他们大吵了一架。胡宗南指责二马撤退的时候连招呼也不打，使许光达从他们撤退的阵地上插入进来，把他的几个精锐师给消灭了；而马步芳则反咬一口，说王治岐的部队一点都不禁打，一交火就撤，使他的部队也差点闹个全军覆没；王治岐则埋怨西安绥署不给他透露任何消息，自己的部队糊里糊涂就做了炮灰；而胡宗南则骂王治岐是头猪，共军几个军从他的旁边穿插而过他居然没有引起警觉。王治岐就把责任往裴昌会头上推：“裴司令官只顾睡觉，交待电台兵谁的电话也不接，致使军机延误，我也没有办法。”
接着胡匪1军1师师长刘孟廉，还把裴昌会的电台兵怎么蛮横无礼的前后经过，向胡宗南绘声绘色地描绘了一遍，一口咬定了裴昌会作为前线最高指挥官，应该对此次战役负全面责任。胡宗南几乎咬着牙说要让裴昌会到后方去“休息”。倒是裴昌会沉得住气，自始至终一句话都不说。要是胡宗南撤了他的职他才高兴，这样打下去，不是被捉就是被打死，反正没有好下场，还不如早日脱身。但后来胡宗南似乎也看透了一切，他觉得一切都是天意，命该如此，谁也不要怨。所以他不但没撤裴昌会的职，甚至没有处分任何一个人，只是把受到重创的第38军、第65军调到后方去整补，就算了事了。
这一仗下来，胡宗南是被彻底搞瘫了，部队全部龟缩在秦岭里头不敢出来。二马也接连撤退，全部退到了陇东地区。两边都在撤，中间的大道就让出来了。
在扶眉战役以前有打马与打胡两种打法，但现在的局面已经很明显，胡宗南虽然还拥兵十万余众，但已无出击之力；而二马退守陇东，都还没有受过重大打击，战斗力仍然很强。彭德怀在开会之前研究了几个晚上的地图，结论是二马有在平凉山、六盘山一带凭险驻防的可能。所以在7月19日召开的军以上干部会上，彭德怀旗帜鲜明地提出“钳胡打马”。他对周士弟说：“你们（第18兵团）采取积极姿态，钳制胡宗南部于秦岭……”然后又望着王震、许光达、杨得志说：“你们（第1、2和19兵团）加上第18兵团的第62军，共10个军分三路向平凉攻击前进，做好夺取兰州的准备。”彭德怀把这个计划报告给军委，毛泽东似乎还记得当年西路军惨败的教训，不无担心地问道：“以3个兵团追歼两马是否足够？”彭德怀信心十足，他相信10个军乘胜西进，完全可以打败二马。
7月21日，烈日当头，骄阳似火，阳光从半空中泼洒下来，照得整个关中地区像着了火似的。第1、2、19兵团及第62军分头朝平凉出发了。
马步芳原来的计划是想趁当上西北军政长官之机，给共军烧几把火，证明自己才是国民党在大西北真正的中流砥柱。却没？想到在咸阳败于共军之手，又在扶眉被彭德怀刮了一家伙，报销近两个旅。现在二马的部队一路往后撤去，共军又声势浩大地追歼过来，他心里焦急得很。搞不好他这个西北军政长官的位置还没有坐热，就要像胡宗南一样，被共军打得到处流浪去了。他苦思冥想，搞出了一个“关山会战复案指导计划”（“平凉会战计划”），交给副长官兼参谋长刘任，说：“你到前线一趟，告诉继援，在宁夏、陇南两个兵团的协同下，利用兰青公路沿线的三关口、固关、马鹿镇等隘口设防，必须把共军堵在陕甘边境！”马步芳把“必须把共军堵在陕甘边境”说得斩钉截铁。
按照马步芳的计划，宁马第128、11军6个师附1个骑兵旅于平凉东、南组织防御，在四十里铺、安口窑、华亭一线构成弧形防御地带，抗击共军，而青马则由安口窑西移至六盘山，等待时机迂回穿插，从左侧进行反击，与共军决战。
马鸿逵把这份所谓的“平凉会战”计划一看，那张圆脸顿时就变了色：“他妈的，把我们放在前面当炮灰，自己躲在后面看热闹，老子没这么傻！”但这份计划是蒋介石点过头的，马鸿逵不好明目张胆地表示出不满。他的计划是，能打就打一下，不能打就立即抽身回宁，但估计，多半是不能打。所以他早早地就给卢忠良发了密电，要“相机行事”。卢忠良跟马鸿逵这么多年，接到电报后一看就明白了什么意思。
我军第1、2和19兵团一路横扫过去，连克彬县、旬邑，25日又攻占灵台、长武，到27日又占领泾川、正宁、宁县、陇县。卢忠良被一野部队这突如其来的气势吓懵了，赶紧向马鸿逵作了报告。马鸿逵二话没说，就发了8个字：“保存实力，退守宁夏”。卢忠良指挥部队一窝蜂地撤回去，把驻守在固关的马继援部骑兵第14旅晾在了外头。
“这可是个好机会，二马‘平凉会战’计划破产，给咱们一个打马步芳骑14旅的好机会！”彭德怀在司令部里兴奋地说。
赵寿山在国民党干过，对马家军比较熟悉。他有点担心地说：“老总，马家军的骑兵不是好玩的，要谨慎一点，并且固关只有一条峪谷可通，两边都是高山。如果沿峪谷向前进，万一骑兵冲杀出来，那后果是不堪设想的！”
张宗逊接上话头：“我看可以兵分三路，两路从南、北猛攻其侧翼，吸引敌人火力后，中间一路沿峪谷急速开进，一举突破！”
彭德怀思考半晌说：“这是个办法，但就怕……”
“就怕”还没说出来，王震的电报来了。电报说骑14旅在固关地区作恶多端，见啥抢啥，抢不着就砸，老百姓对他们恨之入骨。我军部队一到那里，一个老汉就主动来把骑14旅的防御阵形、总兵力以及旅指挥所位置一五一十全都说了。现在我1兵团的计划是在重炮的火力掩护下分三路向固关挺进。并且说已摸清骑14旅旅指挥所的位置，准备第一炮就打向那里，取胜把握比较大。
彭德怀把电报递给张、赵，说：“就这么办！”
28日拂晓，王震指挥部队瞄准敌骑14旅指挥所打响了第一炮，接着万炮齐发，固关小镇顷刻间浓烟滚滚，人喊马嘶。骑14旅旅长马成贤从灰土里爬出来，还没明白是怎么一回事，又一发炮弹打了过来，当即左胳膊飞了出去，从另一个土堆里钻出来的旅参谋长马尚武立刻清醒过来，安排人把马成贤抬到后方医院去了。因为指挥所被炸掉，通信完全中断，作战无法指挥，只见整个阵地上浓烟滚滚，分不清南北。马尚武飞身上马，快马加鞭赶到了前沿阵地。此时敌军已渐渐不支，他立刻给后面的骑8旅发了求救电。骑8旅旅长马英本来就是怕死才请马继援把他们调到后面去的，现在骑14旅陷入重围，他撤还唯恐来不及，哪里还有胆量向前援救？
古人有“射人先射马”之说，现在，王震命令集中炮火专打马群，一颗颗炮弹从十里之外呼啸而至，昔日在西北战场上作威作福的马匪骑兵早已乱作一团，东奔西突，七零八落，兵找不着官，官也找不着兵，人员尚在，但建制全无。马尚武看到这个情形真是束手无策，通信中断，军令不畅，所有官、兵，包括马在内，都急着逃命。马尚武实在无力收拾这个局面，他飞身上马，一边朝着队伍喊“撤”，一边带着护卫钻进密林丛里，朝平凉方向逃去了。
还是四条腿的家伙好使，打了败仗跑得快。固关一失，马继援的部队就一路飞奔跑到了定西，回头再看时，解放军又被远远地甩在了后面。对于马家军而言，驻防西北的优势就在这里：地域辽阔，战略回旋余地大，可以凭借广袤的土地来弥补战场上的失利。
连打了几场败仗，30出头的马继援并未丧失信心。他突然发现，定西倒是个阻击解放军的好地方。于是他指着前面层峦叠嶂的群山对马步銮、王治岐说：“你们看，这里山高沟深，连绵起伏，在这里设防，可保兰州无事！”
马步銮不断点头：“不错。彭德怀的前卫部队才到甘谷、武山一带，等主力到定西，我们已经站稳脚，修好了工事。定西可以看成是通向兰州的关口，保兰州必保定西！”
马继援觉得马步銮说得在理，应了一声，又下意识地瞅了一眼王治岐。王治岐的第119军本隶属胡宗南，扶眉战役中受重创后逃命时与马家军混在了一起，这才到了定西。虽然马继援对他不错，但在重大军情上他一般不多言，摆出一副言听计从的姿态。这次马继援看了他几眼，他也没有什么反应。
马继援正想说点什么，发现刘任急匆匆来了。刘任受马步芳委托，特地从兰州赶来的。马继援赶紧迎了上去，很热情地握手、致意。刘任也不客套，单刀直入：“开个军事会议吧，长官（马步芳）委派我来传达退守兰州的军事计划……”
“什么？退守兰州，定西不要啦？”马继援十分惊讶。马步銮、王治岐等人也觉得莫名其妙，放着定西不守，却要部队撤到兰州。
刘任拍拍马继援的肩膀：“是的，定西不要了。详细情况我在会上说……”
到会的有马继援、马步銮、王治岐、赵遂（第82军副军长）、马文鼎（第82军参谋长），另外，向宁马方面的卢忠良发出通知，但他未到会。
刘任说：“长官（指马步芳）计划坚守兰州，理由自然比坚守定西要充足得多。一是防御坚固，兰州北临黄河，南有险峻的皋兰山作屏障，易守难攻；二是交通便利，兰州和青海、新疆、宁夏有公路脉络相连，接济方便；三是？资储备充分，兰州是西北的经济中心，战争物资应有尽有。这三点都有利于内线防御作战，比定西的条件要好得多……”
刘任的话还没说完，马继援站起来了，他对自己父亲这个坚守兰州的作战计划并不赞同：“兰州是长官公署所在地，又是西北的政治、经济、文化中心，要保兰州，仗自然不能在兰州打，就像要保青海，仗不能在青海打一样。定西一带山高沟深，地形险恶，是打解放军的……”
话没说完，青海省财政厅长冶成荣又急匆匆地从兰州赶来了。马步芳的这个铁杆心腹，往往都担负着他的秘密使命，总是在最关键的时候出现。马继援见他？头大汗，还正朝他使眼色，知道他肯定带来了父亲的重要指示。马继援赶紧上前去，小声问道：“什么事？”
冶成荣显得很焦急的样子说：“走，到前面树林子里去说。”
两人来到树林子里站定，冶成荣压低嗓门说：“这一仗如果在定西打，势必是我们冲锋陷阵，而马鸿逵在旁边看热闹，到时候我们的实力拼光了，马鸿逵就有说话的权力了。所以一定要把马鸿逵拉进来，而只有在兰州打，广州政府才好命令马鸿逵出兵；也只有在兰州打，马鸿逵才会出兵……”
冶成荣把声音压得低低的，十分诡异地看着马继援。马继援恍然大悟，不断点头。半晌，马继援道：“行，我把部队撤到兰州去。”
没过几天，马继援把部队全部撤往兰州设防。紧接着，马步芳、马鸿逵连同胡宗南一起登机去了广州，参加由阎锡山主持的西北联防会议，决心固守兰州。
阎锡山丢了山西，心情一直很沉重。他是怀着打回山西老家去的梦想来主持召开这次会议的。他现在最大的愿望就是胡宗南、马步芳、马鸿逵，尤其是马步芳与马鸿逵能够团结起来，保住大西南，保住大西北，进而恢复他在山西的地盘。所以他在会上一再强调捐弃前嫌，共赴国难。
实际上，他这话主要是说给马鸿逵听的。早在5月份，当广州国民政府任命马步芳为西北军政长官公署代长官的时候，马鸿逵的不满就开始了。虽然后来马鸿逵又博得了个副长官兼甘肃省主席的职务，但他心里终究咽不下这口气。所以在后来的几场战役中，马鸿逵每每都不能很好的配合。不但如此，马步芳苦心策划平凉会战，马鸿逵却密令卢忠良把部队撤走了。后来，马鸿逵索性自己也动摇起来，秘密派了马如龙到绥远，向傅作义吐露了求和的心迹。这对以反共出名的马鸿逵来说，如果不是在国民党内的政治角逐中失利的话，他是绝对不会这样做的。
事实上，在防守兰州这个问题上，马步芳一厢情愿了。他以为策划兰州决战就可以套住马鸿逵，却不知马鸿逵早就作好了只保宁夏的打算。自从马步芳入主兰州后，马鸿逵就认定了兰州只是马步芳的地盘，要自己出兵去保兰州，等于是替马步芳保驾护航。这等蠢事他才不会干呢。而胡宗南呢？他巴不得二马发起兰州战役。这一仗打得越大越好，可以把解放军主力吸引在西北，他好放心经营陕南，所以虽然他对马步芳在扶眉战役中的表现恨得咬牙切齿，但还是极力和阎锡山一起撮合他和马鸿逵的关系。但马鸿逵终没有上阎锡山一伙人的船，会议结束后自己坐飞机单独去了银川。
对于马步芳、马鸿逵和胡宗南三人之间的这种微妙关系，毛泽东基本上能猜出个八九不离十。所以他及时地提出了“除用战斗方式外，兼取政治方式”来解决西北问题的方针。他和周恩来、刘少奇等人谈起西北问题的时候，总是提起西北地域辽阔、民族问题复杂、国民党军的主要将领们又有着不同的政治倾向等问题。当时我军虽然军事上占优势，但遇到诸如民族、宗教等问题的时候，又不能全靠军事去解决。毛泽东说：“民族问题无小事，宗教问题也无小事，有时候解放军战士一个小小的动作，却犯了少数民族的禁忌，处理不当，就会酿成一个大的政治事件……”毛泽东在电文中向彭德怀强调了很多次，我党少数民族干部严重缺乏，一定要注意团结一切可以团结的力量，加速大西北的解放进程。
马继援将部队撤离定西，彭德怀便带着部队大踏步前进。十几天之间，包括定西在内的广袤土地，全被我军解放。彭德怀听说马步芳要死守兰州，高兴得拍手叫好：“不怕他守，就是担心他跑。只要他不跑，他们就是死路一条！”彭德怀的自信，也感染了张宗逊，但他还是有点不解：“老总，怎么说他们不跑就是死路一条呢？”
彭德怀认真起来，摊开地图，指着黄河说：“你看，兰州背靠黄河。对我们来说，黄河是他们的天险；而对他们来说，黄河也同样是我们的天险呀！只要我们能一举突入兰州城内，黄河挡住他们的退路，他们就是死路一条！”
张宗逊不断点头，似有所悟的样子，但又不无担心地说：“兰州城外群山环抱，尤其是皋兰山，那可是兰州的天然屏障哪！马匪必然在山上大做文章，肯定会固守那些山头。再说，马匪被逼上绝路，肯定会顽抗到底。要突破皋兰山，只怕是要付出惨重代价呀！”
“是呀！这是一场恶战，我军又将有一批干部战士将会流血牺牲，他们看不到新中国的成立了！”彭德怀起身，背起手望着窗外说，“还是主席说得好，打与谈并行，尽量减少战争损失。”
“听说新疆的陶峙岳有些动摇，还有马鸿逵也是？”张宗逊问道。
“他们是有些动摇，但是否会起义投诚，那还得看咱们在战场上表现如何。我们仗打得顺利，不要做工作，陶峙岳就会率部起义的。但仗打得不怎么样，那就难说了！所以说，兰州一仗至关重要。拿下兰州，地域上可以割裂二马，打通去新疆的通道，而在心理上，可以对陶峙岳、马鸿逵产生足够的震慑。”
“是的，以战助和。”张宗逊说，“那您看，下一步部队怎么个调动法？”
“先发个预先攻击兰州的命令，就说准备以一部兵力牵制马鸿逵部，集中绝对优势兵力首先歼灭兰州守军。具体这样布置：第18兵团仍然监视胡宗南部，并做好南下的准备；第1、2、19兵团分左、中、右三路围攻兰州，直取西宁。告诉他们，作好打恶仗的准备。要通过这一仗，基本上解决青马问题……”
彭德怀、张宗逊在制定打击马鸿逵的计划，而马继援却在皋兰山上“大兴土木”。
马继援是8月10日离开定西到兰州的。那天他和马步銮、谭呈祥、韩有禄、马振武等一帮干将把皋兰山、豆家山、古城岭、马架山、西兰公路以北的十里山，西边的沈家岭、狗娃山全都跑了个遍。马继援一边走一边说：“以前打仗是我们跑到‘共匪’的地盘里去，我们地情不熟悉人情也不熟悉，所以吃败仗；现在‘共匪’跑到我们的地盘里来了，他们孤军深入，没有了解放区的依托，正是我们打翻身仗的大好时机。‘共匪’没什么好怕的，把防御阵地搞结实了，他们拿兰州一点办法？没有……”
马继援一个人说得信心十足，他身后的那帮人却都在犯嘀咕。上次定西会议后，王治岐就说过，坚守兰州利共军不利己。当时他们都那么看，黄河在后面，共军杀进来跑都跑不掉。但现在固守兰州已成定论，无论如何，这前途未卜的一仗还得打下去。
早在抗战时，兰州外围的主阵地皋兰山上就筑起了一片钢筋水泥土的碉堡群，有明碉，有暗堡，马继援就在这个基础上把防御工事又修了一遍。他把山地的坡度全削成了5～10米的峭壁，峭壁腰部又挖了暗藏的侧射机枪掩体，峭壁外面又挖着丈把深的外壕，壕沟里面都有暗堡和其他的野战工事，壕沟与壕沟之间又有暗沟相通，外面还设置了好几道铁丝网，并且地雷密布。
马继援欣赏着自己的得意之作，信心十足地“恭候”彭德怀的光临。
彭德怀上次发了攻击兰州的预备命令后，第二天又给西北我军下了一道命令：乘胜追击，直捣匪军巢穴——兰州、西宁、宁夏……全体同志及全军指战员、战斗英雄、模范工作者，全军一致，勇往直前，为干净、全部消灭青、甘、宁三省匪军，解放整个大西北而战斗！
这是一个极有号召力的命令，它把整个西北野战军的战斗情绪调到了最高点。当时我军部队到了二马统治区，粮食非常困难，并且天气渐渐转寒，整个西北野战军都陷入缺粮缺衣的境地。但在“进军甘青宁，解放大西北”的战斗口号鼓舞下，战士们全不把这些困难放在心上。一野将士们踏上西北那一片广袤的国土，心里就充满了无穷的力量。部队从9日起开始前进，第1、2、19兵团主力及新老解放区的15万支前民工，分三路浩浩荡荡行进在大山里，剑锋直指兰州。到19日，第2兵团和19兵团已在兰州城郊会师，开始进行攻击兰州的一切战斗准备。
马继援把内线作战的任务交给了自己的嫡系第82军，让他们负责十里山、豆家山、马架山、古城岭、大顶山、皋兰山、营盘岭、沈家岭、狗娃山的防卫，第129军两个步兵师为预备队，第91军黄祖曛部与第120军周嘉彬部配合马鸿宾的第81军防守由兰州延长堡到靖远的河防，伺机截断西兰公路的交通。到20日，解放军第2兵团和第19兵团在兰州郊外会师的时候，马继援已经做好了一切准备。
彭德怀和野司跟部队一起到了兰州城郊。这几天他除了关注马继援的动向外，还一直在观察胡宗南和马鸿逵的活动。几天的观察下来，他向张宗逊、阎揆要阐述了一个基本观点。他说：“我们第2、19两个兵团兵临城下，马继援已经急得团团转，而胡宗南、马鸿逵却丝毫没有反应。看来，西北联防会议开得并没有效果，胡宗南、马鸿逵不大可能来援马步芳了。”
张宗逊这几天也在思考胡宗南、马鸿逵是否会援助马继援的问题，他前几天就讲过，如果他们来援，势必会增加这一仗的难度。但他们不来援，马继援孤军守兰州的决心就值得怀疑了。所以他说：“他们不来援，马继援跟他老子一样，跑到西宁去怎么办？”
“所以要立即发起进攻，杀他个措手不及。”彭德怀斩钉截铁地说。
21日凌晨，野战军向兰州发起了攻击。
许光达、杨得志从南、西、北三面同时对兰州外围的据点突然发起猛烈炮击，整个兰州郊外顿时炮声大作，浓烟滚滚。尤其是主阵地皋兰山上，战斗更为激烈。彭德怀的决心是要通过突然袭击，夺下兰州外围的几个据点，为下一步更猛烈的进攻打下一个基础。指战员们觉得拿下几个据点完全没有问题。炮火一开，只顾往阵地上发炮弹，而对马家军的防御阵地却未作详细的侦察和了解。所以炮弹一发发地打出去，效果却不甚理想。
起先马家军全躲在壕沟的掩体内，等到我解放军一波次的炮击结束进行强行攻击的时候，敌军便一齐从洞里爬出来，依据有利地形，向刚冲上来的解放军发起反攻。仗一直打到天明，阵地仍然在敌军手里。
彭德怀在野司急得直跺脚：“杨得志有5个团，许光达有4个团，打了一夜连一个小据点都没有打下来。怎么搞的嘛！”他转过身去对张宗逊说：“先把部队撤下来！”
彭德怀把许光达、杨得志叫过来，问道：“怎么搞的，说说看！”
许光达清了清嗓子，自责道：“主要是轻敌。没想到马匪抵抗会这么顽强，此外，我们对兰州城外的防御工事了解也不够。”
“你呢？”彭德怀转头问杨得志。
“也是轻敌，事先没把情况摸清楚。”杨得志说。
“你们俩都只说对了一半，有一半没有说。这另一半就是马匪的防御工事太坚固！”彭德怀说，“搞总结嘛，主观原因当然是主要的，但客观原因也不能忽视。客观原因不摸清楚，到时候还是要吃亏。我看呀，马继援的防御不能小看！从这一仗可以看出，马继援并不像我们想像的那样软弱，他可是作了死守兰州的打算了。”
马继援的决心被彭德怀言中了。22日他专门跑到皋兰山阵地上开了个前线会议，把前天的战绩抬出来大大地鼓舞了一番士气：“我说了嘛，只要我们防御搞得好，齐心协力，彭德怀拿我们是没有办法的。这一仗下来，我们基本上摸清了彭德怀的底细。弟兄们只要好好打，兰州就会打成第二个榆林，让他彭德怀几攻不克……”
不知道谁在底下说了句“榆林现在已经投降了”。马继援脸色顿时阴沉下来，拍着桌子喊：“老子不是邓宝珊！你们当中有没有左协中（国民党榆林守军第22军军长，起义首领）？有没有张之因（第22军参谋长，起义首领）？”马继援威严地扫视了全场，在座的将领们人人耷拉着脑袋，一声不吭。结果会开得不欢而散。
彭德怀派出的侦察员已经把马继援的工事、部署、决心全都摸清楚了，不出意外情况，全歼马继援于兰州是有绝对把握的。但如果一味强攻，也说不准马继援会弃城而逃，毛泽东在每次来电中都强调了这一点。如果让他跑回西宁，或者逃到新疆，那将贻害无穷！彭德怀分析了目前的形势，觉得只有“前打后堵”才有可能全歼马继援于兰州。他给王震1兵团一个艰巨的任务：立即渡过黄河，迂回到兰州后方，切断兰州通往青海和新疆的公路，并配合第2、19兵团展开进攻。
再次进攻的时间选在25日拂晓。24日晚上，全军部队煮了一顿小麦洋芋，没有限量，可以放开吃。战士们人人都吃得饱饱的，他们都知道，第二天的进攻将是一场恶战，或许，自己就要在这一场恶战中倒下，看不到兰州解放，更看不到新中国成立了。但他们丝毫没有畏惧之色，他们默默地在自己的衣服上写上名字、籍贯和家庭地址，又把枪擦得锃亮锃亮，做好了牺牲的准备。
时间一分一秒地过去，但战士们谁也没有睡着。早上7时，3颗信号弹“嗖”地发出，红光划破长空，映红了整个蓝天，随即，一野3个兵团向兰州展开了全面进攻。大炮架在5公里开外的开阔地带，随着一声声巨响，呼啸而出的炮弹重重地落在马家军坚守的阵地上，昔日宁静的小山，霎时间化作一片火海。
防守兰州的主阵地在沈家岭，这是兰州的南大门，呈葫芦状，号称“兰州锁钥”。拿下沈家岭，不仅可以打通进入兰州的通道，还能直捣兰州西关，控制敌人西逃的唯一退路——黄河铁桥。
“沈家岭必须拿下，这个任务就交给在扶眉战役中荣立战功的2兵团第4军11师31团！”彭德怀非常干脆地下达命令。
战斗一打响，团长王学礼身先士卒，指挥爆破组把沈家岭炸了一个大缺口，接着在炮火掩护下指挥2营率先发起冲击。战士们冒着枪林弹雨，端着步枪喊？着朝敌阵地冲去。霎时喊声震天，威震四方。
防守沈家岭的是马继援嫡系第82军的第190师。在21日第一次与解放军交手后，他们多少滋长了一些骄傲情绪。但他们没料到解放军此番进攻，情景却全不一样，不仅照着其主阵地冲来，还一举把阵地炸开了一个缺口。
看着我军发起的凌厉攻势，190师参谋长李少白不断大呼：“完了完了！”他赶紧向马继援求救。但马继援也是焦头烂额。其时，战斗已从兰州的南、西、北三面全面铺开，解放军不仅火力猛，兵力强，并且打得还特别准。很多苦心构筑的暗堡和火力点都被解放军的炮火连根拔除。马继援先？的那股信心早已丧失殆尽，现在，他最恨的就是马鸿逵。早在23日的时候，马步芳就派了长官公署的秘书长马骥于连夜驱车前往宁夏，请求马鸿逵的援兵。马鸿逵当时信誓旦旦地表示：“合则存，离则亡，我一定出兵！”但两天过去了，仍然不见马鸿逵的动静。马鸿逵的援兵无望，只能自己救自己了。马继援火速从固守东岗镇的第100师抽出一部分精兵，增援沈家岭及附近的狗娃山，他下了死命令，必须守住沈家岭！
但援兵的到来丝毫扭转不了沈家岭的败局，我军团长王学礼指挥第1梯队2营首先发起进攻后，接着又命第2梯队1营迅速跟进。战士们冲上阵地就与守敌展开了肉搏，他们端着刺刀，在阵地上与敌人杀得血肉横飞。待敌人渐渐不能支撑时，王学礼大刀一挥，3营作为预备队又投入了战斗。到下午6时，我31团拿下了沈家岭，但伤亡十分惨重，全团只剩下300多人，团长王学礼、政委李锡贵壮烈牺牲。
皋兰山主峰营盘岭上的战斗也同样激烈，守敌凭借钢筋水泥工事拼命抵抗，第17师50团几次爆破都未奏效。最后46团7连指导员曹德荣抱起一堆炸药，趁手榴弹爆炸升起的浓烟一气冲到了削壁底下，他身贴崖壁，与一年前牺牲的董存瑞一样，用自己的血肉之躯托起炸药包，与敌碉堡同归于尽。
一声巨响炸开了碉堡，我军官兵们以英雄为榜样，从战壕里一跃而出，一口气冲上了皋兰山，与敌人刀光剑影拼到下午5时，终于把皋兰山夺到了手。
敌军几个主阵地已被突破，王震的1兵团也正朝兰州西侧急速行进。马继援神色慌张，通过无线电要通了西宁马步芳的电话，父子俩一阵方言交谈后，马继援撂下电话就下令部队全线撤退。
第二天，彭德怀、张宗逊、甘泗淇带领部队就进了兰州城。
王震带着1兵团挥戈向西宁挺进。马步芳如热锅上的蚂蚁，来不及思考自己精心策划的兰州战役怎么在几天之内就彻底败北，27日便携家带口仓皇逃离了西宁。马继援也是惊魂未定，他逃到西宁时，父亲已经走了。这位“青马太子”也不是省油的灯，翻箱倒柜搜出28箱黄金共计19，600两，也于30日逃到了重庆。跟着一起出逃的还有马步銮、马全义等高级将领。9月5日，我军1兵团1军解放了西宁。
西北军政长官公署副长官刘任收编了“青马”余部，信心十足地带着部队向西一路退去。他以为解放军准备南下四川，没时间对付他这点残兵败将，计划以终年积雪的祁连山为屏障顽抗到底。但远在北京的毛泽东发出了“宜将剩勇追穷寇”的指示，一野部队迅速派出1兵团2军和第2兵团，紧急出发追击逃敌，他们翻越祁连山，绕过乌鞘岭，穿过腾格里大沙漠，直取武威、张掖，最终解放了酒泉。至此，“青马集团”寿终正寝。