兰州战役是解放战争时期西北战场上最具决定意义、最为惨烈的一次战役，也是毛泽东和彭德怀最为关注的一次战役。
1949年6月至7月，彭德怀指挥解放军第一、二、十八、十九兵团经过扶眉战役、陇东追击战，先后解放了陇东广大地区，分割了青、宁“二马”即马步芳、马鸿逵集团，打开了进军兰州、宁夏的大门。兰州战役近在眼前。
兰州，从地理位置上看，是甘肃、宁夏、青海、新疆4省的交通枢纽。这里东、南、北三面依山，黄河从城内穿流而过，地形十分险要。特别是城南之皋兰山主峰，海拔2129米，绝对高度约500米，四周峰峦高耸，地形险要，成为兰州城之屏障，自古以来被认为欲保兰州，必先巩固皋兰山。
抗日战争时期，国民党军在皋兰山就修有永久性国防工事。解放战争开始后，国民党军又对这些工事不断加固。1948年夏秋之交开始，至1949年8月，为了将各山头工事互相衔接，便于联系补充，解决山上供水，国民党政府动员大量军工、民工，挖填土方达20.69万平方米，修建了一条长达10.1公里的环山公路。为了阻止解放军攻城，还对原有工事进行改造加强，将外山坡削成两三丈高的峭壁，峭壁上有地雷外壕。外壕有两层，深、宽各两丈多，又有铁丝网、钢筋水泥地堡构成核心工事。各阵地间火力都互相支援。另外，还筑有一些暗堡和野战工事。
当时兰州为国民党西北军政长官公署所在地，是国民党反动统治在西北的军事、政治中心。
青海军阀马步芳部是以家族世袭统治为特点的封建军事集团，是一支懦悍的、有战斗力的部队。作战时往往前面有敢死队，后有督战队。由于土地革命战争时期红军西路军吃过它的亏，在西府战役中又让它占了点便宜，因而气焰十分嚣张。
马步芳在当上正式长官以后，为受命于危难之中而自豪，以“西北支柱”自诩，积极准备再与我军在兰州决战。
8月14日，国民党中央在广州召开了“西北联防军事会议”。马步芳、马鸿逵在出席会议之后，都飞到台湾会见了蒋介石。
8月19日，二马分别飞回兰州和银川，在安排逃亡后事的同时，又蒙蔽和煽动广大官兵，要同解放军决一死战。按照“西北联防会议”所策划的兰州决战方案是：以青马节节抵抗后退守兰州，吸引我军主力于兰州城下，牵住我军主力；然后宁马退出固原后转向兰州，胡宗南则进击陇南，三方包围、内外合击我军，并答应派空军大力支援。
对于兰州及整个西北地区之敌如何解决，以何种方式解决，毛泽东和彭德怀都极为重视。毛泽东指示彭德怀：对马匪除以战斗方式以外，要兼取政治方式。
早在1949年4月28日，毛泽东在给彭德怀的电报中，就明确指出，用和平方式解决西北问题的可能性是存在的。
毛泽东1949年8月6日在致彭德怀并贺龙、习仲勋的电报中，就明确指出，兼取政治方式解决西北地区，“我们认为，西北地区甚广，民族甚复杂，欲求彻底而又健全又迅速的解决，必须采用政治方式，以为战斗方式的辅助。现在我军占优势，兼用政治方式利多害少。”
对于马步芳，毛泽东在同一封电报中指示彭德怀：“对马步芳必须歼灭其主力。”
彭德怀遵照毛泽东及中共中央军委指示，决心以一部兵力钳制马鸿逵、胡宗南部，集中优势兵力歼灭马步芳部主力于兰州，尔后再聚歼马鸿逵部。部署是：以第十八兵团的第六十、第六十一军以及第一兵团的第七军留置宝鸡、天水地区，继续钳制胡宗南部，保障野战军主力左侧与后方的安全；以第十九兵团的第六十四军进至固原、海原地区，钳制马鸿逵部，保障野战军主力右侧安全；以第一兵团部率第一、第二军附第十八兵团的第六十二军为左路，由秦安、武山经陇西、渭源、临洮、临夏，尔后北渡黄河攻取西宁，截断兰州之敌的退路，并随时准备参加对兰州之作战，以第二兵团部率第三、第四、第六军为中路，经通渭、马营镇、内官镇和洮沙县向兰州城南、城西攻击前进，如敌先退西宁，即尾敌追击，协同第一兵团歼灭之；以第十九兵团部率第六十三、第六十五军为右路、沿西兰公路及其以北向兰州城东攻击前进，会同第二兵团歼灭兰州之敌。
8月10日前后，第一野战军主力分别向兰州、西宁挺进至20日，第二、十九两个兵团在兰州城郊会师，立即从东、南西三面把兰州城包围得水泄不通。城北面是浊浪滚滚的黄河，敌人已成为瓮中之鳖。
从哪打起彭德怀站在军用地图前，认真思忖着。兰州的地形很特别，对手又是目前国民党军队最有战斗力的部队，狂热而彪悍的性格使马家军如虎添翼，如果真让他们打顺了，打疯了，这仗可就有热闹看了。他考虑来考虑去，决定不惜一切代价先拿下南山阵地和北面的黄河铁桥。攻取南山阵地，便可以掌握制高点，居高临下，横扫马家军；占领了黄河铁桥，等于切断了守军的唯一退路。这两点是兰州之战取胜的关键。
彭德怀已经充分估计到兰州之战的艰巨性。8月21日，即在总攻发起之前，他口授了一份电报，给率领第一兵团从左翼迂回青海的爱将王震：青马匪军现决心固守兰州，工事又相当坚固，夹河而阵，地形亦有利于守，在左兵团进占临夏后，可能动摇其固守决心，但亦有可能促进其不顾一切决心死守，甚至放弃西宁撤守大通河东岸及学堂新城湟水北岸保障凉、甘、肃州退路。在我攻兰六七天不得手时，宁马主力可能车运增援兰州(青宁两马汽车据云两千辆以上似此我将集3个兵团于兰州会战，你们占领宁夏永靖两城后，须休息两天补充粮食弄清情况，再定行动，并须侦察学堂红古城红城寺线渡湟水之难易，六十三军应否留一部于临洮看守学桥筹粮掩护前送。
8月21日，彭德怀司令员以一野司令部名义发出进攻兰州的命令。在有关战术指示中，彭德怀强调指出，马步芳部为当日敌军中最有战斗力的部队，对他们需有足够的估计并充分的精神准备，力戒轻敌骄傲急性。必须仔细观察、精密计划、充分准备。在作战方式上则要求集中优势兵力、火力、技术于一点，一个一个山头、房舍、阵地，逐次地歼灭敌人。不攻则已，攻必奏效。
在这里，彭德怀又一次告诫部队，防止骄傲轻敌情绪。事实上，部队确实存在着盲目的骄傲自满情绪，甚至有的团长拍着胸脯说：“没问题，把主攻的任务交给我，有两个钟头，保证拿下来”有的则说：“现在全国的形势是秋风扫落叶，敌人都在做逃跑的准备，马步芳父子不会死守兰州，说不定一开打，他们就溜掉了。”这种一厢情愿似的想法，确实为后来的作战埋下了祸根。
彭德怀决定，先以9个团的兵力，对兰州守军全线阵地进行一次攻击。
攻击兰州的解放军共有5个军，即第四军、第六军、第六十三军、第六十五军；第三军为总预备队。率先进行攻击的9个团便从前4个军里抽出。具体部署是：第六十三军和第六十五军共以5个团的兵力，攻击豆家山、古城岭和十里山一线阵地；第4军以两个团的兵力，攻击沈家岭阵地；第六军以两个团的兵力，攻击皋兰山主峰营盘岭阵地。
攻击兰州的序幕已经悄悄拉开。从兵力对比上看，解放军占有绝对优势。国民党军在兰州外围还有3个军，这些部队基本不听马继援调遣，因此解放军可暂时不予考虑。马继援兵虽不多，但其扼守的阵地坚固。他认为，有的阵地足可抵御10万雄兵。在万事万物中，攻和守永远是一对矛盾。作为守方，由于有了良好的地形和坚固的工事，等于加重了己方的砝码。
8月20日拂晓，彭德怀站在他的指挥所里，下达了攻击的命令。但攻了整整一天，全线受挫，投入主攻的9个团均伤亡严重，有的连队基层干部全拼光了。最让人丧气的是，居然在几十里长的战线上，连敌人一个口子都未撕开。这样打下去不行，黄昏时，彭德怀下令：全线停止攻击。
彭德怀心里不安，8月21日，他又度过了一个不眠之夜，苦苦思索首攻受挫的具体原因。原因有很多，他认为主要的一条是轻敌。
他要求各兵团总结经验教训，仔细侦察敌情，查看地形，开展军事民主，讨论攻击战术。根据彭德怀的命令，部队用3天时间做了各方面的准备。普遍进行阵地总结，深入政治动员，克服轻敌思想；发扬军事民主，研究进攻战术；认真侦察地形，反复夜摸道路，挖壕沟接近敌人阵地；大力组织骡马和勤杂人员，动员一切人力、物力运输物资器材。
这次受挫后，彭德怀致电中共中央军委、联司并王震：本日试攻兰州外围，十九兵团5个团，二兵团约4个团，结果未攻下，一个阵地守敌尚顽强，工事很坚固，明22日准备，23日再攻。
毛泽东得知这一消息后，也感到吃惊。8月23日，他为中央亲自草拟了电文，并吩咐值班人员，立即发给彭德怀：
“马步芳既决心守兰州，有利于我军歼灭该敌。为歼灭该敌起见，似须集中三个兵团全力于攻兰战役。王震兵团从上游渡河后，似宜迂回于兰州后方，即切断兰州通青海及通新疆的路并参加攻击，而主要是切断通新疆的路，务不使马步芳退至新疆，为害无穷。攻击前似须有一星期或更多时间使部队恢复疲劳，详细侦察敌情、地形和鼓励士气，作充分的战斗准备，并须准备一次打不开而用二次、三次攻击去歼灭马敌和攻战兰州。”
毛泽东一贯的指导思想是不打无把握之仗，从这份电文里，可以看出，他指示彭德怀增加兵力，充分准备。电文里没有责怪的意思。打仗嘛，胜负是常事，吃一堑长一智，把下面的仗打好就是了。
同样，彭德怀也没有责怪下属，尽管参战各团、师、军，乃至兵团的主要领导见了他，都作了自我批评，彭德怀一句也不去埋怨他们，而是告诫大家，认真总结一下，找出教训，以利再战。
彭德怀是个急性子，他认为毛泽东电报里提出的准备时间太长，因此，8月24日21时，他给中央军委、毛泽东发了电报，谈了为什么再行攻势的理由：
一、即遵照未梗电示以三个兵团打兰州，王兵团决从兰州上游渡河迂回兰北。二、宁马出动三个军，经黄河左岸增援兰城可能大。如两马集结兰州并周黄两部共有十三万兵，据守坚城，我即集三个兵团短期内亦不易攻占，同时粮食很困难，不能持久，运输线长，运输工作少，即弹药亦不能得到充分接济，运粮更不可能。故决定乘马鸿逵部未到前，围攻兰州，求得先解决青马主力，如未解决青马军，而宁马援军迫近时，即以四个军团围困兰州，集结五个军打宁马。三、二兵团十九兵团攻城准备工作已妥，疲劳尚未恢复，粮食不足，油菜更难解决，青马匪军不断反袭，故很难得到休息。以现在准备工作来看，攻占兰州有六七成把握，故决定在二十五日晨开始攻击。
毛泽东收到电报后，皱起了眉头。他对周恩来和朱德等人说：“彭德怀是不是过于急切，过于自信呢？投入的兵力也不足，25日就发起总攻，时间上是不是也仓促了一些”
周恩来说：“是有这个问题。兰州现有守军5个军，而我军共有5个军去打，兵力太接近嘛！”
毛泽东又点上一支烟，猛吸几口：“我看可以给彭德怀同志发个电，指出这一点，有必要将王震兵团投入兰州方向的作战！”
朱德却一直未表态，憨厚、诚实的总司令许久才说：“彭德怀同志我们是了解的，他既然下了决心，说明他有这个把握，没把握的仗，他不会去打，应该相信他！”
周恩来犹豫一阵，开口道：“朱老总同意彭德怀同志的意见，我看既然有七八成把握，25日总攻未尝不可。”
轮到毛泽东表态了，他踱了一会步，扔掉烟头，郑重地说：“好，既然你们都同意，我也赞成，就按彭德怀同志的意见办。”
经过一番讨论，彭德怀的方案就这么通过了。
8月26日1时(此时兰州战役又已发起），毛泽东为中共中央军委起草的给彭德怀的电报中，对彭德怀24日关于“以三个兵团打兰州”的电报作了重要指示，指出：
(一) 如果你们二十五日攻兰得手，则局面起了变化。(二) 如不得手，则作为侦察性质的作战，全军将因此种流了血的侦察战获得有益的教训，而确定了再战的胜利。(三) 如二十五日不得手，则请照你们二十四日电的决心，确定先打援，后打城。如此，则须令对城防御之四个军或三个军构筑坚固防御阵地。并须预计打援及攻城两战所必需的充分的时间，估计至少要半个月，多则可能要一个月或更多时间。
这封电报既反映了毛泽东对彭德怀意见的支持，同时也充分考虑了攻兰州任务的艰巨性，和各种可能的作战方案。电报中也透露了要从最坏处着想，“估计至少要半个月，多则可能要一个月，或更多时间”。等等。
第一野战军经过充分准备，于8月25日拂晓发起了总攻。敌军坚固的工事一个个被突破。经过异常激烈的战斗，沈家岭主阵地上的上、下狗娃山，首先被第四军攻占。
下午，第六军攻克了南山最高峰营盘岭的主阵地三营子；六十三军攻占敌另一主阵地豆家山。六十五军于黄昏占领古城岭、马架山。
至此，兰州的“锁钥”已全部掌握在野战军手中了。
这是一场空前惨烈的攻坚战，在解放军的猛烈炮火下，马家军在长官们“活着是阵地，死了是坟墓”和“你们一旦被俘虏，就要抽肠挖肚”的威逼下，拼命地阻击我军，还一次次组织反冲锋，他们甚至光着膀子蜂拥冲上阵地同解放军进行白刃肉搏，迫使我军有时无法统一指挥，只能靠人自为战，每次打退敌人一次反扑，都要付出不少的代价，每一个阵地，每一道峭壁，每一条壕沟，都是经过反复的争夺，面对面地拼刺刀才能得手。
就在25日，我军与马家军激战的当天晚上24时，彭德怀给毛泽东的电报中，报告了这一天的战斗情况：“本月25日恶战一天，四、六两军夺敌两个阵地，俘敌百余，毙伤敌近三千，六十五军、六十三军，夺敌一个阵地，俘敌一个，毙伤敌约千余，并马养两日战斗，共毙伤敌约六千人，我伤亡相等，敌人很顽强……”马鸿逵部4个军8万人左右，倾巢援兰州，似有放弃宁夏模样，如能经过傅作义迟延宁马10日或半月出动，对我有利根据各项情形，我军拟留六十二军停临夏。一二两军东移，参加攻击兰州之敌。
对此电，26日，毛泽东复电完全同意并指示彭德怀：
“六十二军暂留临夏，必要时亦宜令其移兰州参战。务请注意筹足至少一个月的粮食、弹药，准备持久坚决歼灭两马。”
此信中，毛泽东提醒彭德怀要作持久作战的准备，同时，毛泽东应彭德怀来电要求，起草聂荣臻、薄一波致电傅作义：
“我军正攻兰州，马鸿逵有向兰州增援模样。毛主席意见，如有可能，请兄电劝马鸿逵勿去增援，准备和平解决宁夏问题，如去增援，则马部和平解决机会将更少了。”
然而，此时的毛泽东等还不知道，兰州之战已经结束。
经过一天一夜的激烈战斗，马家军在人民解放军的铁拳重击下开始支持不住了。加之王震司令员率第一兵团已于22日占领了马家军的老家临夏，兰州至西宁的联系也被斩断了，马家军的预备队被牵制或被打散，守兰州的官兵人心惶恐，斗志全无，开始了崩溃，有的部队只打了半天就奉命撤退，纷纷夺路向青海逃窜。逃路只有一条，即北门外的黄河大铁桥。马家军的广大士兵为了活命，已完全不听指挥，掩护部队先于战斗部队逃过了铁桥。当战斗部队逃到桥头时，铁桥已被解放军火力封锁官兵们没有别的选择，只有冒着枪林弹雨，向铁桥上蜂拥而过，被打死的、踩死的、掉进河中淹死的不计其数。即使逃过铁桥，北岸去通道必须通过白塔山和黄河相夹的狭窄的金城关。这里也成了“鬼门关”已被从黄河两岸的炮火和机枪火力封锁。至此，马部又丢下了大量尸体。人民解放军于26日正式解放了兰州城。
这次战役共毙伤守敌一万两千余人，俘敌一万四千余人，马步芳父子苦心经营了几十年的主力部队大部被歼灭。解放军也付出了重大代价。数千名指战员牺牲，另有数千名负伤。
兰州战役是中国人民解放军与国民党军事力量在西北战场上的战略决战。兰州战役的胜利，歼灭了国民党在西北赖以维护其统治的军事支柱马步芳集团，给敌人以极其沉重的打击，大大震慑了西北地区国民党的残余势力，使试图顽抗的国民党势力看到了覆灭的下场，迫使大批敌军起义投诚，为第一野战军和解放西北各省铺平了道路。
正如毛泽东所预言的那样，第一野战军在兰州取得了歼灭马主力的胜利后，就基本上解决了西北问题。往后占领甘、宁、青、新，基本上是走路和接管的问题了。
兰州战役的胜利对全国战局产生了重要影响。它动摇了国民党当局企图凭借西北、西南建立对抗基地的幻想。
兰州解放后，彭德怀决定不给敌人以喘息的机会，猛追穷寇，全部干净消灭之。
他部署野战军左路先取西宁，右路夺取宁夏，中路进军永登，沿河西走廊逐次解放武威、张掖、酒泉等城，然后进军新疆。
9月5日，王震率第一兵团解放青海省会西宁。马步芳等逃往香港。青马集团被彻底解决。野战军第十九兵团在兰州解放后稍事休整，即挥戈北上，进军宁夏。
彭德怀对杨得志、李志民说：“人民共和国就要成立了。我们这片地方还有一个新疆，一个宁夏没有全部到手。大家加把力，在共和国成立前拿下这两个地方，来个锦上添花，喜上加喜。
这时，毛泽东致电彭德怀：马鸿逵残杀陕北人民甚多，从来没有做过好事。对宁马军“力争全部缴械，其次则争取大部缴械，一部改编。总之，改编的部队愈少愈好。”
9月初，第十九兵团以排山倒海之势，兵分三路向宁夏进军。17日，在常乐堡歼敌两个团。19日，敌第八十一军起义。至21日，宁马布置的三道防线全部被突破。野战军乘胜西渡黄河，直捣银川。宁马军指挥失灵，四散溃逃。马鸿逵之子，宁马军总指挥马敦静无计可施，乘飞机逃往重庆。第一二八军军长卢忠良等率残部投诚。23日，第十九兵团的杨得志、李志民，同宁夏方面代表卢忠良、马光天和马廷秀，在中宁签订了《和平解决宁夏问题之协议》。当天，第十九兵团进驻银川。残酷统治宁夏17年的马鸿逵集团被彻底消灭。宁夏战役共歼灭与和平改编国民党军4万余人，圆满地完成了毛泽东关于“应尽可能解决马鸿逵部，越彻底越好”的指示。
兰州解放后，为迅速追歼歼敌，解放大西北，彭德怀命令许光达、王世泰的第二兵团，于9月4日沿兰新公路向河西走廊挺进。
彭德怀指挥第一兵团部率第二军由西宁地区北进，迂回河西走廊。9月21日，跨越祁连山的第一兵团和第二兵团在张掖会师。河西地区之敌在我军威逼下，在兰新公路截断后，纷纷起义和投降。24日，国民党西北军政长官公署、后方联合勤务第八补给区司令部、第九十一军、第一二〇军等残部在酒泉宣布起义。随后第一野战军第三军一个快速部队抢占和保护了玉门油矿。第二军一部乘汽车进驻酒泉、玉门、安西等地，河西地区追击作战胜利结束。
驻守新疆的国民党军，为新疆警备总司令陶峙岳所部整编第四十二师、整编第七十八师、整编骑兵第一师及骑兵第九旅等部共7万余人。陕、甘、宁、青四省基本解放后，该省守军处境更为孤立，在我党的争取下，陶峙岳接受八项和平条件，愿意走和平解放的道路，于9月25日通电起义，新疆省政府主席鲍尔汉率政府人员于26日亦通电起义，新疆宣告和平解放。
第一野战军自进军西北以来，经过10个月的行军作战，解放了陕、甘、宁、青、新5省，歼灭和改编敌军30万余人，提前完成了解放大西北的历史任务，使西北各族人民团结在中华人民共和国的大家庭中来，这对于实现民族团结，建设祖国西北，巩固国防具有重大意义。
彭德怀在毛泽东的英明指导下，率领和指挥西北野战军(后改称第一野战军依靠全体指战员英勇奋战，人民群众的全力支援，野战军战胜了强大的装备精良的敌人，取得了解放大西北的伟大胜利。从1947年3月至1949年12月底，西北野战军和西北军区部队，计歼敌1个长官公署，3个兵团部、4个省保安司令部，2个警备总部，1个补给区司令部，25个军部，61个整师，15个师部，85个整团，43个营，共计51.36万人。
毛泽东从没忘记彭德怀在西北战场上的巨大贡献，多次说：彭德怀用那么一点兵力，打败国民党胡宗南等那样强大的军队，简直不可思议。
