1949年8月中旬，国民党政府行政院长阎锡山在广州召开由西安绥靖公署主任胡宗南、西北军政长官公署长官马步芳、副长官马鸿逵等人参加的“西北联防会议”，拟制了“兰州决战”计划，企图以马步芳4个军及新成立的骑兵军共9万余人依托兰州坚固城防和黄河天险，吸引、消耗第一野战军主力，以集结在中卫、中宁地区的马鸿逵部主力伺机转向兰州，以胡宗南部主

第一野战军司令员兼政治委员彭德怀遵照中国人民革命军事委员会的指示，为解放兰州，打开进军新疆、宁夏的道路，决心发起兰州战役，围歼青海马步芳部主力。具体部署：以第19兵团之第64军进至固原、海原地区钳制马鸿逵部，使其不能出援兰州；以第18兵团(缺第62军)及第7军在宝鸡天水地区，钳制胡宗南部，保障主力侧翼安全；以第19兵团主力为右路军，由静宁沿西(安)兰(州)公路经定西向兰州城东进攻，以第2兵团为中路军，由通渭经定西以南直取洮沙后，再由南而北向兰州进攻，以第1兵团附第62军为左路军，由秦安、甘谷经陇西、渭源占领临洮，渡洮河攻占临夏、循化，而后北渡黄河直取西宁，截断马步芳部撤向青海的退路。12日，第一野战军主力分由集结地向兰州、西宁攻击前进。16日，第19兵团攻占定西，第1兵团攻占临洮，第2兵团攻占榆中。20日，第1兵团主力西渡洮河，直取临夏，并向西宁进军。第2、第19兵团进至兰州外围。21日，解放军攻城部队向兰州东山、南山等阵地发起进攻，因准备不充分，攻击受挫，遂进行3天准备。25日拂晓，再次发起攻击，激战竟日，黄昏时攻占南山、东山各主要阵地。马步芳军守城部队全线撤退，解放军各攻击部队乘胜追击。26日2时，第2兵团攻占兰州西关，并抢占黄河铁桥，切断马步芳部退路，并迅速攻入城内与守军展开激烈巷战。至26日午时，肃清城内守军，第19兵团主力全歼东关守军。至此，兰州解放。马步芳部2.7万余人被歼，其余守军分别向永登、西宁逃窜。

此战，是我军为解放全西北而与敌进行的一次决战，也是西北战场上规模最大、战斗最激烈的一次城市攻坚战。第一野战军以伤亡8700余人的代价，共歼灭国民党军马步芳部42360人，其中俘敌24630人，毙伤13480人，起义1250人，投诚3000人。这一胜利，使西北敌军主力丧失大半，推翻了马步芳家族在青海、甘南数十年的封建统治，为人民解放军进军宁夏、新疆，全部解放西北奠定了基础。