扶眉戰役把胡宗南與二馬之間的關係徹底搞僵，他們大吵了一架。胡宗南指責二馬撤退的時候連招呼也不打，使許光達從他們撤退的陣地上插入進來，把他的幾個精銳師給消滅了；而馬步芳則反咬一口，說王治岐的部隊一點都不禁打，一交火就撤，使他的部隊也差點鬧個全軍覆沒；王治岐則埋怨西安綏署不給他透露任何消息，自己的部隊糊里糊塗就做了炮灰；而胡宗南則罵王治岐是頭豬，共軍幾個軍從他的旁邊穿插而過他居然沒有引起警覺。王治岐就把責任往裴昌會頭上推：“裴司令官只顧睡覺，交待電台兵誰的電話也不接，致使軍機延誤，我也沒有辦法。”
接著胡匪1軍1師師長劉孟廉，還把裴昌會的電台兵怎麼蠻橫無禮的前後經過，向胡宗南繪聲繪色地描繪了一遍，一口咬定了裴昌會作為前線最高指揮官，應該對此次戰役負全面責任。胡宗南幾乎咬著牙說要讓裴昌會到後方去“休息”。倒是裴昌會沉得住氣，自始至終一句話都不說。要是胡宗南撤了他的職他才高興，這樣打下去，不是被捉就是被打死，反正沒有好下場，還不如早日脫身。但後來胡宗南似乎也看透了一切，他覺得一切都是天意，命該如此，誰也不要怨。所以他不但沒撤裴昌會的職，甚至沒有處分任何一個人，只是把受到重創的第38軍、第65軍調到後方去整補，就算了事了。
這一仗下來，胡宗南是被徹底搞癱了，部隊全部龜縮在秦嶺裡頭不敢出來。二馬也接連撤退，全部退到了隴東地區。兩邊都在撤，中間的大道就讓出來了。
在扶眉戰役以前有打馬與打胡兩種打法，但現在的局面已經很明顯，胡宗南雖然還擁兵十萬餘眾，但已無出擊之力；而二馬退守隴東，都還沒有受過重大打擊，戰鬥力仍然很強。彭德懷在開會之前研究了幾個晚上的地圖，結論是二馬有在平涼山、六盤山一帶憑險駐防的可能。所以在7月19日召開的軍以上乾部會上，彭德懷旗幟鮮明地提出“鉗胡打馬”。他對周士弟說：“你們（第18兵團）採取積極姿態，箝制胡宗南部於秦嶺……”然後又望著王震、許光達、楊得志說：“你們（第1、2和19兵團）加上第18兵團的第62軍，共10個軍分三路向平涼攻擊前進，做好奪取蘭州的準備。”彭德懷把這個計劃報告給軍委，毛澤東似乎還記得當年西路軍慘敗的教訓，不無擔心地問道：“以3個兵團追殲兩馬是否足夠？”彭德懷信心十足，他相信10個軍乘勝西進，完全可以打敗二馬。
7月21日，烈日當頭，驕陽似火，陽光從半空中潑灑下來，照得整個關中地區像著了火似的。第1、2、19兵團及第62軍分頭朝平涼出發了。
馬步芳原來的計劃是想趁當上西北軍政長官之機，給共軍燒幾把火，證明自己才是國民黨在大西北真正的中流砥柱。卻沒？想到在咸陽敗於共軍之手，又在扶眉被彭德懷刮了一傢伙，報銷近兩個旅。現在二馬的部隊一路往後撤去，共軍又聲勢浩大地追殲過來，他心裡焦急得很。搞不好他這個西北軍政長官的位置還沒有坐熱，就要像胡宗南一樣，被共軍打得到處流浪去了。他苦思冥想，搞出了一個“關山會戰复案指導計劃”（“平涼會戰計劃”），交給副長官兼參謀長劉任，說：“你到前線一趟，告訴繼援，在寧夏、隴南兩個兵團的協同下，利用蘭青公路沿線的三關口、固關、馬鹿鎮等隘口設防，必須把共軍堵在陝甘邊境！”馬步芳把“必須把共軍堵在陝甘邊境”說得斬釘截鐵。
按照馬步芳的計劃，寧馬第128、11軍6個師附1個騎兵旅於平涼東、南組織防禦，在四十里鋪、安口窯、華亭一線構成弧形防禦地帶，抗擊共軍，而青馬則由安口窯西移至六盤山，等待時機迂迴穿插，從左側進行反擊，與共軍決戰。
馬鴻逵把這份所謂的“平涼會戰”計劃一看，那張圓臉頓時就變了色：“他媽的，把我們放在前面當炮灰，自己躲在後面看熱鬧，老子沒這麼傻！”但這份計劃是蔣介石點過頭的，馬鴻逵不好明目張膽地表示出不滿。他的計劃是，能打就打一下，不能打就立即抽身回寧，但估計，多半是不能打。所以他早早地就給盧忠良發了密電，要“相機行事”。盧忠良跟馬鴻逵這麼多年，接到電報後一看就明白了什麼意思。
我軍第1、2和19兵團一路橫掃過去，連克彬縣、旬邑，25日又攻占靈臺、長武，到27日又佔領涇川、正寧、寧縣、隴縣。盧忠良被一野部隊這突如其來的氣勢嚇懵了，趕緊向馬鴻逵作了報告。馬鴻逵二話沒說，就發了8個字：“保存實力，退守寧夏”。盧忠良指揮部隊一窩蜂地撤回去，把駐守在固關的馬繼援部騎兵第14旅晾在了外頭。
“這可是個好機會，二馬'平涼會戰'計劃破產，給咱們一個打馬步芳騎14旅的好機會！”彭德懷在司令部裡興奮地說。
趙壽山在國民黨幹過，對馬家軍比較熟悉。他有點擔心地說：“老總，馬家軍的騎兵不是好玩的，要謹慎一點，並且固關只有一條峪谷可通，兩邊都是高山。如果沿峪谷向前進，萬一騎兵衝殺出來，那後果是不堪設想的！”
張宗遜接上話頭：“我看可以兵分三路，兩路從南、北猛攻其側翼，吸引敵人火力後，中間一路沿峪谷急速開進，一舉突破！”
彭德懷思考半晌說：“這是個辦法，但就怕……”
“就怕”還沒說出來，王震的電報來了。電報說騎14旅在固關地區作惡多端，見啥搶啥，搶不著就砸，老百姓對他們恨之入骨。我軍部隊一到那裡，一個老漢就主動來把騎14旅的防禦陣形、總兵力以及旅指揮所位置一五一十全都說了。現在我1兵團的計劃是在重砲的火力掩護下分三路向固關挺進。並且說已摸清騎14旅旅指揮所的位置，準備第一炮就打向那裡，取勝把握比較大。
彭德懷把電報遞給張、趙，說：“就這麼辦！”
28日拂曉，王震指揮部隊瞄準敵騎14旅指揮所打響了第一炮，接著萬炮齊發，固關小鎮頃刻間濃煙滾滾，人喊馬嘶。騎14旅旅長馬成賢從灰土裡爬出來，還沒明白是怎麼一回事，又一發砲彈打了過來，當即左胳膊飛了出去，從另一個土堆裡鑽出來的旅參謀長馬尚武立刻清醒過來，安排人把馬成賢抬到後方醫院去了。因為指揮所被炸掉，通信完全中斷，作戰無法指揮，只見整個陣地上濃煙滾滾，分不清南北。馬尚武飛身上馬，快馬加鞭趕到了前沿陣地。此時敵軍已漸漸不支，他立刻給後面的騎8旅發了求救電。騎8旅旅長馬英本來就是怕死才請馬繼援把他們調到後面去的，現在騎14旅陷入重圍，他撤還唯恐來不及，哪裡還有膽量向前援救？
古人有“射人先射馬”之說，現在，王震命令集中炮火專打馬群，一顆顆砲彈從十里之外呼嘯而至，昔日在西北戰場上作威作福的馬匪騎兵早已亂作一團，東奔西突，七零八落，兵找不著官，官也找不著兵，人員尚在，但建制全無。馬尚武看到這個情形真是束手無策，通信中斷，軍令不暢，所有官、兵，包括馬在內，都急著逃命。馬尚武實在無力收拾這個局面，他飛身上馬，一邊朝著隊伍喊“撤”，一邊帶著護衛鑽進密林叢裡，朝平涼方向逃去了。
還是四條腿的傢伙好使，打了敗仗跑得快。固關一失，馬繼援的部隊就一路飛奔跑到了定西，回頭再看時，解放軍又被遠遠地甩在了後面。對於馬家軍而言，駐防西北的優勢就在這裡：地域遼闊，戰略迴旋餘地大，可以憑藉廣袤的土地來彌補戰場上的失利。
連打了幾場敗仗，30出頭的馬繼援並未喪失信心。他突然發現，定西倒是個阻擊解放軍的好地方。於是他指著前面層巒疊嶂的群山對馬步鑾、王治岐說：“你們看，這里山高溝深，連綿起伏，在這裡設防，可保蘭州無事！”
馬步鑾不斷點頭：“不錯。彭德懷的前衛部隊才到甘谷、武山一帶，等主力到定西，我們已經站穩腳，修好了工事。定西可以看成是通向蘭州的關口，保蘭州必保定西！”
馬繼援覺得馬步鑾說得在理，應了一聲，又下意識地瞅了一眼王治岐。王治岐的第119軍本隸屬胡宗南，扶眉戰役中受重創後逃命時與馬家軍混在了一起，這才到了定西。雖然馬繼援對他不錯，但在重大軍情上他一般不多言，擺出一副言聽計從的姿態。這次馬繼援看了他幾眼，他也沒有什麼反應。
馬繼援正想說點什麼，發現劉任急匆匆來了。劉任受馬步芳委託，特地從蘭州趕來的。馬繼援趕緊迎了上去，很熱情地握手、致意。劉任也不客套，單刀直入：“開個軍事會議吧，長官（馬步芳）委派我來傳達退守蘭州的軍事計劃……”
“什麼？退守蘭州，定西不要啦？”馬繼援十分驚訝。馬步鑾、王治岐等人也覺得莫名其妙，放著定西不守，卻要部隊撤到蘭州。
劉任拍拍馬繼援的肩膀：“是的，定西不要了。詳細情況我在會上說……”
到會的有馬繼援、馬步鑾、王治岐、趙遂（第82軍副軍長）、馬文鼎（第82軍參謀長），另外，向寧馬方面的盧忠良發出通知，但他未到會。
劉任說：“長官（指馬步芳）計劃堅守蘭州，理由自然比堅守定西要充足得多。一是防禦堅固，蘭州北臨黃河，南有險峻的皋蘭山作屏障，易守難攻；二是交通便利，蘭州和青海、新疆、寧夏有公路脈絡相連，接濟方便；三是？資儲備充分，蘭州是西北的經濟中心，戰爭物資應有盡有。這三點都有利於內線防禦作戰，比定西的條件要好得多……”
劉任的話還沒說完，馬繼援站起來了，他對自己父親這個堅守蘭州的作戰計劃並不贊同：“蘭州是長官公署所在地，又是西北的政治、經濟、文化中心，要保蘭州，仗自然不能在蘭州打，就像要保青海，仗不能在青海打一樣。定西一帶山高溝深，地形險惡，是打解放軍的……”
話沒說完，青海省財政廳長冶成榮又急匆匆地從蘭州趕來了。馬步芳的這個鐵桿心腹，往往都擔負著他的秘密使命，總是在最關鍵的時候出現。馬繼援見他？頭大汗，還正朝他使眼色，知道他肯定帶來了父親的重要指示。馬繼援趕緊上前去，小聲問道：“什麼事？”
冶成榮顯得很焦急的樣子說：“走，到前面樹林子裡去說。”
兩人來到樹林子里站定，冶成榮壓低嗓門說：“這一仗如果在定西打，勢必是我們衝鋒陷陣，而馬鴻逵在旁邊看熱鬧，到時候我們的實力拼光了，馬鴻逵就有說話的權力了。所以一定要把馬鴻逵拉進來，而只有在蘭州打，廣州政府才好命令馬鴻逵出兵；也只有在蘭州打，馬鴻逵才會出兵……”
冶成榮把聲音壓得低低的，十分詭異地看著馬繼援。馬繼援恍然大悟，不斷點頭。半晌，馬繼援道：“行，我把部隊撤到蘭州去。”
沒過幾天，馬繼援把部隊全部撤往蘭州設防。緊接著，馬步芳、馬鴻逵連同胡宗南一起登機去了廣州，參加由閻錫山主持的西北聯防會議，決心固守蘭州。
閻錫山丟了山西，心情一直很沉重。他是懷著打回山西老家去的夢想來主持召開這次會議的。他現在最大的願望就是胡宗南、馬步芳、馬鴻逵，尤其是馬步芳與馬鴻逵能夠團結起來，保住大西南，保住大西北，進而恢復他在山西的地盤。所以他在會上一再強調捐棄前嫌，共赴國難。
實際上，他這話主要是說給馬鴻逵聽的。早在5月份，當廣州國民政府任命馬步芳為西北軍政長官公署代長官的時候，馬鴻逵的不滿就開始了。雖然後來馬鴻逵又博得了個副長官兼甘肅省主席的職務，但他心裡終究咽不下這口氣。所以在後來的幾場戰役中，馬鴻逵每每都不能很好的配合。不但如此，馬步芳苦心策劃平涼會戰，馬鴻逵卻密令盧忠良把部隊撤走了。後來，馬鴻逵索性自己也動搖起來，秘密派了馬如龍到綏遠，向傅作義吐露了求和的心跡。這對以反共出名的馬鴻逵來說，如果不是在國民黨內的政治角逐中失利的話，他是絕對不會這樣做的。
事實上，在防守蘭州這個問題上，馬步芳一廂情願了。他以為策劃蘭州決戰就可以套住馬鴻逵，卻不知馬鴻逵早就作好了只保寧夏的打算。自從馬步芳入主蘭州後，馬鴻逵就認定了蘭州只是馬步芳的地盤，要自己出兵去保蘭州，等於是替馬步芳保駕護航。這等蠢事他才不會干呢。而胡宗南呢？他巴不得二馬發起蘭州戰役。這一仗打得越大越好，可以把解放軍主力吸引在西北，他好放心經營陝南，所以雖然他對馬步芳在扶眉戰役中的表現恨得咬牙切齒，但還是極力和閻錫山一起撮合他和馬鴻逵的關係。但馬鴻逵終沒有上閻錫山一夥人的船，會議結束後自己坐飛機單獨去了銀川。
對於馬步芳、馬鴻逵和胡宗南三人之間的這種微妙關係，毛澤東基本上能猜出個八九不離十。所以他及時地提出了“除用戰斗方式外，兼取政治方式”來解決西北問題的方針。他和周恩來、劉少奇等人談起西北問題的時候，總是提起西北地域遼闊、民族問題複雜、國民黨軍的主要將領們又有著不同的政治傾向等問題。當時我軍雖然軍事上佔優勢，但遇到諸如民族、宗教等問題的時候，又不能全靠軍事去解決。毛澤東說：“民族問題無小事，宗教問題也無小事，有時候解放軍戰士一個小小的動作，卻犯了少數民族的禁忌，處理不當，就會釀成一個大的政治事件……”毛澤東在電文中向彭德懷強調了很多次，我黨少數民族幹部嚴重缺乏，一定要注意團結一切可以團結的力量，加速大西北的解放進程。
馬繼援將部隊撤離定西，彭德懷便帶著部隊大踏步前進。十幾天之間，包括定西在內的廣袤土地，全被我軍解放。彭德懷聽說馬步芳要死守蘭州，高興得拍手叫好：“不怕他守，就是擔心他跑。只要他不跑，他們就是死路一條！”彭德懷的自信，也感染了張宗遜，但他還是有點不解：“老總，怎麼說他們不跑就是死路一條呢？”
彭德懷認真起來，攤開地圖，指著黃河說：“你看，蘭州背靠黃河。對我們來說，黃河是他們的天險；而對他們來說，黃河也同樣是我們的天險呀！只要我們能一舉突入蘭州城內，黃河擋住他們的退路，他們就是死路一條！”
張宗遜不斷點頭，似有所悟的樣子，但又不無擔心地說：“蘭州城外群山環抱，尤其是皋蘭山，那可是蘭州的天然屏障哪！馬匪必然在山上大做文章，肯定會固守那些山頭。再說，馬匪被逼上絕路，肯定會頑抗到底。要突破皋蘭山，只怕是要付出慘重代價呀！”
“是呀！這是一場惡戰，我軍又將有一批幹部戰士將會流血犧牲，他們看不到新中國的成立了！”彭德懷起身，背起手望著窗外說，“還是主席說得好，打與談並行，盡量減少戰爭損失。”
“聽說新疆的陶峙岳有些動搖，還有馬鴻逵也是？”張宗遜問道。
“他們是有些動搖，但是否會起義投誠，那還得看咱們在戰場上表現如何。我們仗打得順利，不要做工作，陶峙岳就會率部起義的。但仗打得不怎麼樣，那就難說了！所以說，蘭州一仗至關重要。拿下蘭州，地域上可以割裂二馬，打通去新疆的通道，而在心理上，可以對陶峙岳、馬鴻逵產生足夠的震懾。”
“是的，以戰助和。”張宗遜說，“那您看，下一步部隊怎麼個調動法？”
“先發個預先攻擊蘭州的命令，就說準備以一部兵力牽制馬鴻逵部，集中絕對優勢兵力首先殲滅蘭州守軍。具體這樣佈置：第18兵團仍然監視胡宗南部，並做好南下的準備；第1、2、19兵團分左、中、右三路圍攻蘭州，直取西寧。告訴他們，作好打惡仗的準備。要通過這一仗，基本上解決青馬問題……”
彭德懷、張宗遜在製定打擊馬鴻逵的計劃，而馬繼援卻在皋蘭山上“大興土木”。
馬繼援是8月10日離開定西到蘭州的。那天他和馬步鑾、譚呈祥、韓有祿、馬振武等一幫干將把皋蘭山、豆家山、古城嶺、馬架山、西蘭公路以北的十里山，西邊的沈家嶺、狗娃山全都跑了個遍。馬繼援一邊走一邊說：“以前打仗是我們跑到'共匪'的地盤裡去，我們地情不熟悉人情也不熟悉，所以吃敗仗；現在'共匪'跑到我們的地盤裡來了，他們孤軍深入，沒有了解放區的依托，正是我們打翻身仗的大好時機。'共匪'沒什麼好怕的，把防禦陣地搞結實了，他們拿蘭州一點辦法？沒有……”
馬繼援一個人說得信心十足，他身後的那幫人卻都在犯嘀咕。上次定西會議後，王治岐就說過，堅守蘭州利共軍不利己。當時他們都那麼看，黃河在後面，共軍殺進來跑都跑不掉。但現在固守蘭州已成定論，無論如何，這前途未卜的一仗還得打下去。
早在抗戰時，蘭州外圍的主陣地皋蘭山上就築起了一片鋼筋水泥土的碉堡群，有明碉，有暗堡，馬繼援就在這個基礎上把防禦工事又修了一遍。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側射機槍掩體，峭壁外面又挖著丈把深的外壕，壕溝裡面都有暗堡和其他的野戰工事，壕溝與壕溝之間又有暗溝相通，外面還設置了好幾道鐵絲網，並且地雷密布。
馬繼援欣賞著自己的得意之作，信心十足地“恭候”彭德懷的光臨。
彭德懷上次發了攻擊蘭州的預備命令後，第二天又給西北我軍下了一道命令：乘勝追擊，直搗匪軍巢穴——蘭州、西寧、寧夏……全體同誌及全軍指戰員、戰鬥英雄、模範工作者，全軍一致，勇往直前，為乾淨、全部消滅青、甘、寧三省匪軍，解放整個大西北而戰鬥！
這是一個極有號召力的命令，它把整個西北野戰軍的戰鬥情緒調到了最高點。當時我軍部隊到了二馬統治區，糧食非常困難，並且天氣漸漸轉寒，整個西北野戰軍都陷入缺糧缺衣的境地。但在“進軍甘青寧，解放大西北”的戰斗口號鼓舞下，戰士們全不把這些困難放在心上。一野將士們踏上西北那一片廣袤的國土，心裡就充滿了無窮的力量。部隊從9日起開始前進，第1、2、19兵團主力及新老解放區的15萬支前民工，分三路浩浩蕩盪行進在大山里，劍鋒直指蘭州。到19日，第2兵團和19兵團已在蘭州城郊會師，開始進行攻擊蘭州的一切戰鬥準備。
馬繼援把內線作戰的任務交給了自己的嫡系第82軍，讓他們負責十里山、豆家山、馬架山、古城嶺、大頂山、皋蘭山、營盤嶺、沈家嶺、狗娃山的防衛，第129軍兩個步兵師為預備隊，第91軍黃祖曛部與第120軍周嘉彬部配合馬鴻賓的第81軍防守由蘭州延長堡到靖遠的河防，伺機截斷西蘭公路的交通。到20日，解放軍第2兵團和第19兵團在蘭州郊外會師的時候，馬繼援已經做好了一切準備。
彭德懷和野司跟部隊一起到了蘭州城郊。這幾天他除了關注馬繼援的動向外，還一直在觀察胡宗南和馬鴻逵的活動。幾天的觀察下來，他向張宗遜、閻揆要闡述了一個基本觀點。他說：“我們第2、19兩個兵團兵臨城下，馬繼援已經急得團團轉，而胡宗南、馬鴻逵卻絲毫沒有反應。看來，西北聯防會議開得併沒有效果，胡宗南、馬鴻逵不大可能來援馬步芳了。”
張宗遜這幾天也在思考胡宗南、馬鴻逵是否會援助馬繼援的問題，他前幾天就講過，如果他們來援，勢必會增加這一仗的難度。但他們不來援，馬繼援孤軍守蘭州的決心就值得懷疑了。所以他說：“他們不來援，馬繼援跟他老子一樣，跑到西寧去怎麼辦？”
“所以要立即發起進攻，殺他個措手不及。”彭德懷斬釘截鐵地說。
21日凌晨，野戰軍向蘭州發起了攻擊。
許光達、楊得志從南、西、北三面同時對蘭州外圍的據點突然發起猛烈砲擊，整個蘭州郊外頓時炮聲大作，濃煙滾滾。尤其是主陣地皋蘭山上，戰鬥更為激烈。彭德懷的決心是要通過突然襲擊，奪下蘭州外圍的幾個據點，為下一步更猛烈的進攻打下一個基礎。指戰員們覺得拿下幾個據點完全沒有問題。炮火一開，只顧往陣地上發砲彈，而對馬家軍的防禦陣地卻未作詳細的偵察和了解。所以砲彈一發發地打出去，效果卻不甚理想。
起先馬家軍全躲在壕溝的掩體內，等到我解放軍一波次的砲擊結束進行強行攻擊的時候，敵軍便一齊從洞裡爬出來，依據有利地形，向剛衝上來的解放軍發起反攻。仗一直打到天明，陣地仍然在敵軍手裡。
彭德懷在野司急得直跺腳：“楊得誌有5個團，許光達有4個團，打了一夜連一個小據點都沒有打下來。怎麼搞的嘛！”他轉過身去對張宗遜說：“先把部隊撤下來！”
彭德懷把許光達、楊得志叫過來，問道：“怎麼搞的，說說看！”
許光達清了清嗓子，自責道：“主要是輕敵。沒想到馬匪抵抗會這麼頑強，此外，我們對蘭州城外的防禦工事了解也不夠。”
“你呢？”彭德懷轉頭問楊得志。
“也是輕敵，事先沒把情況摸清楚。”楊得志說。
“你們倆都只說對了一半，有一半沒有說。這另一半就是馬匪的防禦工事太堅固！”彭德懷說，“搞總結嘛，主觀原因當然是主要的，但客觀原因也不能忽視。客觀原因不摸清楚，到時候還是要吃虧。我看呀，馬繼援的防禦不能小看！從這一仗可以看出，馬繼援並不像我們想像的那樣軟弱，他可是作了死守蘭州的打算了。”
馬繼援的決心被彭德懷言中了。 22日他專門跑到皋蘭山陣地上開了個前線會議，把前天的戰績抬出來大大地鼓舞了一番士氣：“我說了嘛，只要我們防禦搞得好，齊心協力，彭德懷拿我們是沒有辦法的。這一仗下來，我們基本上摸清了彭德懷的底細。弟兄們只要好好打，蘭州就會打成第二個榆林，讓他彭德懷幾攻不克……”
不知道誰在底下說了句“榆林現在已經投降了”。馬繼援臉色頓時陰沉下來，拍著桌子喊：“老子不是鄧寶珊！你們當中有沒有左協中（國民黨榆林守軍第22軍軍長，起義首領）？有沒有張之因（第22軍參謀長，起義首領）？”馬繼援威嚴地掃視了全場，在座的將領們人人耷拉著腦袋，一聲不吭。結果會開得不歡而散。
彭德懷派出的偵察員已經把馬繼援的工事、部署、決心全都摸清楚了，不出意外情況，全殲馬繼援於蘭州是有絕對把握的。但如果一味強攻，也說不准馬繼援會棄城而逃，毛澤東在每次來電中都強調了這一點。如果讓他跑回西寧，或者逃到新疆，那將貽害無窮！彭德懷分析了目前的形勢，覺得只有“前打後堵”才有可能全殲馬繼援於蘭州。他給王震1兵團一個艱鉅的任務：立即渡過黃河，迂迴到蘭州後方，切斷蘭州通往青海和新疆的公路，並配合第2、19兵團展開進攻。
再次進攻的時間選在25日拂曉。 24日晚上，全軍部隊煮了一頓小麥洋芋，沒有限量，可以放開吃。戰士們人人都吃得飽飽的，他們都知道，第二天的進攻將是一場惡戰，或許，自己就要在這一場惡戰中倒下，看不到蘭州解放，更看不到新中國成立了。但他們絲毫沒有畏懼之色，他們默默地在自己的衣服上寫上名字、籍貫和家庭地址，又把槍擦得鋥亮鋥亮，做好了犧牲的準備。
時間一分一秒地過去，但戰士們誰也沒有睡著。早上7時，3顆信號彈“嗖”地發出，紅光劃破長空，映紅了整個藍天，隨即，一野3個兵團向蘭州展開了全面進攻。大砲架在5公里開外的開闊地帶，隨著一聲聲巨響，呼嘯而出的砲彈重重地落在馬家軍堅守的陣地上，昔日寧靜的小山，霎時間化作一片火海。
防守蘭州的主陣地在沈家嶺，這是蘭州的南大門，呈葫蘆狀，號稱“蘭州鎖鑰”。拿下沈家嶺，不僅可以打通進入蘭州的通道，還能直搗蘭州西關，控制敵人西逃的唯一退路——黃河鐵橋。
“沈家嶺必須拿下，這個任務就交給在扶眉戰役中榮立戰功的2兵團第4軍11師31團！”彭德懷非常乾脆地下達命令。
戰鬥一打響，團長王學禮身先士卒，指揮爆破組把沈家嶺炸了一個大缺口，接著在砲火掩護下指揮2營率先發起衝擊。戰士們冒著槍林彈雨，端著步槍喊？著朝敵陣地衝去。霎時喊聲震天，威震四方。
防守沈家嶺的是馬繼援嫡系第82軍的第190師。在21日第一次與解放軍交手後，他們多少滋長了一些驕傲情緒。但他們沒料到解放軍此番進攻，情景卻全不一樣，不僅照著其主陣地衝來，還一舉把陣地炸開了一個缺口。
看著我軍發起的凌厲攻勢，190師參謀長李少白不斷大呼：“完了完了！”他趕緊向馬繼援求救。但馬繼援也是焦頭爛額。其時，戰鬥已從蘭州的南、西、北三面全面鋪開，解放軍不僅火力猛，兵力強，並且打得還特別準。很多苦心構築的暗堡和火力點都被解放軍的砲火連根拔除。馬繼援先？的那股信心早已喪失殆盡，現在，他最恨的就是馬鴻逵。早在23日的時候，馬步芳就派了長官公署的秘書長馬驥於連夜驅車前往寧夏，請求馬鴻逵的援兵。馬鴻逵當時信誓旦旦地表示：“合則存，離則亡，我一定出兵！”但兩天過去了，仍然不見馬鴻逵的動靜。馬鴻逵的援兵無望，只能自己救自己了。馬繼援火速從固守東崗鎮的第100師抽出一部分精兵，增援沈家嶺及附近的狗娃山，他下了死命令，必須守住沈家嶺！
但援兵的到來絲毫扭轉不了沈家嶺的敗局，我軍團長王學禮指揮第1梯隊2營首先發起進攻後，接著又命第2梯隊1營迅速跟進。戰士們衝上陣地就與守敵展開了肉搏，他們端著刺刀，在陣地上與敵人殺得血肉橫飛。待敵人漸漸不能支撐時，王學禮大刀一揮，3營作為預備隊又投入了戰鬥。到下午6時，我31團拿下了沈家嶺，但傷亡十分慘重，全團只剩下300多人，團長王學禮、政委李錫貴壯烈犧牲。
皋蘭山主峰營盤嶺上的戰鬥也同樣激烈，守敵憑藉鋼筋水泥工事拼命抵抗，第17師50團幾次爆破都未奏效。最後46團7連指導員曹德榮抱起一堆炸藥，趁手榴彈爆炸升起的濃煙一氣沖到了削壁底下，他身貼崖壁，與一年前犧牲的董存瑞一樣，用自己的血肉之軀托起炸藥包，與敵碉堡同歸於盡。
一聲巨響炸開了碉堡，我軍官兵們以英雄為榜樣，從戰壕里一躍而出，一口氣沖上了皋蘭山，與敵人刀光劍影拼到下午5時，終於把皋蘭山奪到了手。
敵軍幾個主陣地已被突破，王震的1兵團也正朝蘭州西側急速行進。馬繼援神色慌張，通過無線電要通了西寧馬步芳的電話，父子倆一陣方言交談後，馬繼援撂下電話就下令部隊全線撤退。
第二天，彭德懷、張宗遜、甘泗淇帶領部隊就進了蘭州城。
王震帶著1兵團揮戈向西寧挺進。馬步芳如熱鍋上的螞蟻，來不及思考自己精心策劃的蘭州戰役怎麼在幾天之內就徹底敗北，27日便攜家帶口倉皇逃離了西寧。馬繼援也是驚魂未定，他逃到西寧時，父親已經走了。這位“青馬太子”也不是省油的燈，翻箱倒櫃搜出28箱黃金共計19，600兩，也於30日逃到了重慶。跟著一起出逃的還有馬步鑾、馬全義等高級將領。 9月5日，我軍1兵團1軍解放了西寧。
西北軍政長官公署副長官劉任收編了“青馬”餘部，信心十足地帶著部隊向西一路退去。他以為解放軍準備南下四川，沒時間對付他這點殘兵敗將，計劃以終年積雪的祁連山為屏障頑抗到底。但遠在北京的毛澤東發出了“宜將剩勇追窮寇”的指示，一野部隊迅速派出1兵團2軍和第2兵團，緊急出發追擊逃敵，他們翻越祁連山，繞過烏鞘嶺，穿過騰格里大沙漠，直取武威、張掖，最終解放了酒泉。至此，“青馬集團”壽終正寢。