蘭州解放后，人民解放軍受到蘭州市民的熱烈歡迎。

1949年8月12日至26日，中國人民解放軍第一野戰(zhàn)軍發(fā)起西北解放戰(zhàn)爭中規(guī)模最大、戰(zhàn)斗最激烈的城市攻堅戰(zhàn)——蘭州戰(zhàn)役。此役的勝利，不僅消滅國民黨軍在西北地區(qū)戰(zhàn)斗力最強、反共最堅決的馬步芳主力，使西北其他敵軍完全陷于分散、孤立之境地，而且打通了我軍西進青海、寧夏和甘肅河西的門戶，為進軍新疆創(chuàng)造有利條件。

審時度勢，乘勝策劃決戰(zhàn)計劃。1949年4月起，第一野戰(zhàn)軍轉入解放大西北的戰(zhàn)略進攻，相繼解放西安、發(fā)起扶眉戰(zhàn)役，殲滅盤踞西北的國民黨軍胡宗南部主力。馬步芳部和馬鴻逵部懾于我軍強大攻勢未敢出援，向隴東撤去。國民黨政府行政院院長閻錫山緊急召開西北聯(lián)防會議，策劃蘭州決戰(zhàn)。會議決定令馬步芳部主力撤至蘭州，憑險據守，吸引第一野戰(zhàn)軍主力深入蘭州城下，而后馬鴻逵部、胡宗南部夾擊圍殲第一野戰(zhàn)軍于蘭州外圍，借此達成固守西北、屏障西南、保存實力的目的，進而為國民黨反動派卷土重來提供戰(zhàn)略配合。

遵照中央軍委《解決西北敵軍的方針》的指示精神，第一野戰(zhàn)軍司令員兼政治委員彭德懷綜觀西北戰(zhàn)場態(tài)勢，決心乘勝發(fā)起蘭州戰(zhàn)役，集中主力攻取蘭州、西寧，并確立“力爭同馬步芳部決戰(zhàn)于蘭州，嚴防敵逃回青?！钡淖鲬?zhàn)方針。8月12日至20日，第一野戰(zhàn)軍采取鉗制援敵、攻擊前進、分割包圍等戰(zhàn)術，相繼攻占定西、榆中、臨洮等地，直逼蘭州近郊，開始進行攻擊蘭州城的戰(zhàn)斗準備。

外圍受挫，及時調整戰(zhàn)役部署。蘭州為甘肅、寧夏、青海、新疆的樞紐，時為國民黨在西北的政治、軍事中心。蘭州北臨黃河，其余三面環(huán)山，特別是城南郊群山環(huán)繞、山勢陡峭、溝壑縱橫，地勢十分險要。國民黨軍在蘭州構筑起以城南高地為屏障，以堅固永備陣地工事和各類障礙物為主陣地，以外壕和環(huán)山公路為機動支撐，以削壁隱蔽側射火力點為補充的完備防御體系。馬步芳部以善于山地和機動作戰(zhàn)、步兵與騎兵相互配合的2個主力軍、近5萬人據守蘭州，并吹噓“蘭州是攻不破的鐵城”。

8月21日，我軍乘勢向蘭州外圍馬架山、營盤嶺、狗娃山等要地發(fā)起攻擊。守敵憑借互相連通的明碉暗堡、3道環(huán)形削壁和各類障礙工事頑固抵抗。經1天激戰(zhàn)，我軍未攻下守敵一個陣地，且傷亡較大。彭德懷當即指示各部隊暫停進攻，以3天時間認真總結經驗教訓，以利再戰(zhàn)。22日至24日，第一野戰(zhàn)軍在敵不斷反擊襲擾下進行再次攻擊準備，各部隊深刻反思，認真總結經驗教訓。同時，各部隊積極改進攻城戰(zhàn)法，調整兵力部署。彭德懷指導各部隊指揮員仔細勘察地形、反復夜摸道路，并采取“發(fā)揚軍事民主、組織沙盤作業(yè)”等方式，廣泛發(fā)動官兵集智攻關研究破敵堅固陣地的戰(zhàn)術技術，緊前開展總攻前的物資器材準備。為提升士氣、爭取民心，各部隊深入開展政治動員，通過“進一步明確戰(zhàn)斗目標、交流攻城經驗”等方式，增強全體官兵奪取勝利的信心。針對蘭州城內群眾長期受馬步芳剝削壓迫、對人民解放軍了解少等實際，我軍指戰(zhàn)員充分利用行軍間隙幫助群眾做好事，打消群眾顧慮，發(fā)動社會各界人士勸解在馬家軍中的親友投降，此舉對瓦解敵軍起到很好的作用。

重點突破，連續(xù)攻堅破敵屏障。第一野戰(zhàn)軍雖然試攻受挫，但摸清了敵人的部署、戰(zhàn)術特點、工事構筑和地形情況。經過調整和充分準備，我軍上下斗志昂揚，前方后方全員參戰(zhàn)。

8月25日拂曉，我軍采用重點突破、多路圍殲戰(zhàn)法，兵分多路向蘭州發(fā)起總攻。我軍以猛烈的炮火轟擊，繼以爆破掃除障礙，而后向敵陣地的削壁、堡壘和層層防線實施突擊。經過激烈的戰(zhàn)斗和反復爭奪，第4軍首先攻下號稱“蘭州鎖鑰”的沈家?guī)X。戰(zhàn)至黃昏時，第6軍相繼攻占三營子、營盤嶺等陣地。第65軍于黃昏占領馬架山時，敵軍指揮官用機槍和大刀督戰(zhàn)，連續(xù)發(fā)動反沖擊。我軍指戰(zhàn)員英勇拼殺，一個壕溝、一道削壁地展開爭奪，終于奪取一個個陣地。至此，蘭州守敵最主要的城南三大主陣地被我軍占領。隨后，第一野戰(zhàn)軍各部指戰(zhàn)員快打快進、直擊要害，以迅雷不及掩耳之勢快速突破敵軍防御體系。

蘭州守敵在城南諸天然屏障一一失守，城內機動兵力有限，援兵遲遲未到，且向西撤退之路又隨時可能被我軍切斷，因此喪失堅守蘭州的信心，決定于25日19時后趁黃昏夜幕之際全線秘密撤退。

乘勝追擊，斷敵退路圍殲逼降。25日晚，第3軍在協(xié)同第4軍作戰(zhàn)時發(fā)現(xiàn)蘭州守敵主力趁夜色秘密撤逃，指揮員當即決定邊報告邊追擊。第3軍第7師第19團的1個營乘敵混亂潰逃之時，一鼓作氣占領蘭州西城門，迅速奪占并控制黃河鐵橋，切斷潰逃之敵撤逃黃河北岸的唯一退路。同時，各攻城部隊迅速突入城內，相繼采取“大膽深入、獨立作戰(zhàn)”等方式，逐街道、逐道路同敵軍展開了激烈的巷戰(zhàn)，同時采用政治攻勢勸降圍困的敵軍。戰(zhàn)至26日12時，蘭州城內殘敵被肅清。隨后，第3軍一部攻占黃河以北白塔山，其主力繼續(xù)西進與第1、第2軍緊密配合解放永登、循化、民和等縣城。在強大軍事攻勢和“勸降團”政治攻心下，我軍先后爭取5個保安團的起義和馬步芳部軍師級軍官的投誠。至此，蘭州宣告解放，稱霸西北的馬步芳主力喪失殆盡。30日，我軍舉行盛大的入城式，受到蘭州10萬余市民的熱烈歡迎。

蘭州戰(zhàn)役是西北戰(zhàn)場最關鍵、最激烈的戰(zhàn)役決戰(zhàn)。作戰(zhàn)中，第一野戰(zhàn)軍指揮員在外圍作戰(zhàn)受挫的不利條件下能夠及時總結經驗教訓、適時調整戰(zhàn)役部署是確保戰(zhàn)役進展順利的關鍵之舉，攻城部隊避強擊弱、重點突破、直擊要害是快速突破敵堅固城防體系的關鍵，快打快進、斷敵退路、乘勢追擊是擴大戰(zhàn)果、全殲守敵、達成最終戰(zhàn)役目的的重要保證。