1948年8月正當一野越過平涼，奮勇向西追擊時，彭德懷得知馬步芳決心死守蘭州的計劃。有人擔心地向彭總問道：蘭州有黃河障礙，敵人如果真要死守，該怎麼辦？彭總胸有成竹地回答說：馬步芳要死守蘭州，這太好啦！我們不怕他守，而是怕他跑掉。如果他真的不跑，就到了我們把他消滅在蘭州的時候了。至於胡宗南嘛，暫時還是把他放一放。因為胡宗南背靠四川，過早地把他壓到四川，對二野入川不利。彭總分析了馬步芳的狂妄意圖之後，堅定而又充滿信心地說：這個馬步芳真是夜郎自大。他想在蘭州消滅我們，看誰把誰消滅在蘭州！於是，彭德懷形成了一個在蘭州殲滅馬步芳主力的作戰方案。
彭德懷
8月4日，彭德懷向第一、二、十八、十九兵團，發佈了進軍蘭州殲擊青馬的命令。彭德懷心裡明白，敵既然要死守蘭州，那麼，在蘭州同青馬決戰，將是一場艱鉅的攻堅戰。彭德懷決心以一部兵力鉗制馬鴻逵、胡宗南部，集中優勢兵力殲滅馬步芳部主力於蘭州，爾後再聚殲馬鴻逵部。具體部署是：以第十八兵團的第六十、第六十一軍以及第一兵團的第七軍留駐寶雞、天水地區，繼續鉗制胡宗南部，保障野戰軍主力左側與後方的安全；以第十九兵團第六十四軍進至固原、海原地區，鉗制馬鴻逵部，保障野戰軍主力右側安全；以第一兵團部率第一、第二軍附第十八兵團的第六十二軍為左路，由秦安、武山經隴西、渭源、臨洮、臨夏，爾後北渡黃河攻取西寧，截斷蘭州之敵退路，並隨時準備參加蘭州作戰；以第二兵團部率第三、第四、第六軍為中路，經通渭、馬營鎮、內官鎮和洮沙縣向蘭州城南、城西攻擊，如敵先退西寧，即尾敵追擊，協同第一兵團殲滅之；以第十九兵團部率第六十三、第六十五軍為右路，沿西蘭公路及其以北向蘭州城東攻擊，協同第二兵團殲滅蘭州之敵。
8月19至20日，第二兵團和十九兵團順利進抵蘭州城郊，從東、西、南三面包圍了蘭州。蘭州戰役打響前，馬步芳在對部屬的命令中宣稱：本署以誘敵於有利地形與之決戰，憑天然屏障築工嚴密部署，如敵來犯，決舉全力一鼓而殲滅之。敵蘭州總指揮馬繼援則揚言蘭州是攻不破的鐵城。青海軍閥馬步芳部是以家族世襲統治和宗教控制為特點的封建軍事集團。是一支兇悍的、有戰鬥力的部隊。士兵長期受反共教育，異常殘暴野蠻。作戰時往往前有敢死隊，後有督戰隊。土地革命戰爭時期，紅軍西路軍吃過它的虧，在西府戰役中它又佔了點便宜，因而這支部隊氣焰仍很囂張。
王震
8月中旬，逃到廣東的國民黨政府為阻止第一野戰軍主力南越秦嶺、巴山，向四川進軍，極力策動二馬與野戰軍決戰，把野戰軍拖在西北。他們為此召集二馬和胡宗南到廣州舉行西北聯防會議，策劃蘭州決戰計劃，企圖以青馬據守蘭州，吸引和消耗第一野戰軍主力，爾後以寧馬和胡宗南部進行側擊，合殲我野戰軍。青馬把蘭州決戰看成是自己生死存亡的關鍵，周密地研究對策，佈置兵力，擬定了詳盡的作戰方案。在青馬各部周密準備的同時，第一野戰軍部分官兵卻由於隴東追擊戰發展順利，產生了輕敵麻痺思想，另外，他們也認為敵有可能放棄蘭州，擔心失去殲滅馬家軍的有利戰機。於是，一野部隊抵蘭州外圍的第二天，在準備不足的情況下，就向古城嶺、營盤嶺、狗娃山等幾個蘭州外圍陣地發起試攻。敵軍充分發揮了兵力火力，第一野戰軍攻城部隊在外圍攻擊受挫，並有不小的傷亡。
鑑於這種情況，彭德懷果斷下令停止攻擊，要求各兵團總結經驗教訓，仔細偵察敵情，查看地形，充分做好戰前準備。根據彭德懷的命令，各攻城部隊用三天時間普遍進行陣地總結，深入政治動員，克服輕敵思想；發揚軍事民主，研究進攻戰術；認真偵察地形，反覆夜摸道路，並挖壕溝接近敵人陣地；大力組織騾馬和勤雜人員，動員一切人力、物力，運輸物資器材。第一野戰軍雖然試攻受挫，但摸清了敵人的部署、戰術特點和地形情況。8月21日，第一野戰軍司令部給各兵團發出指示，對戰鬥中火力組織、戰鬥隊形和戰術應用等提出了明確要求，彭德懷還指示王震：
馬步芳
青馬匪軍現決心固守蘭州，工事又相當堅固，夾河而陣，地形亦有利於守，在左兵團進佔臨夏後，可能動搖其固守決心，但亦可能促進其不顧一切決心死守，甚至放棄西寧撤守大通河東岸及享堂新城湟水北岸保障涼、甘、肅州退路。在我攻蘭州六七天不得手時，寧馬主力可能車運增援蘭州，似此我將集中三個兵團於蘭州會戰。你們佔領臨夏、永靖兩城後，須休息兩天補充糧食，弄清情況，再定行動。根據這一部署，在第二、十九兵團進行強攻蘭州準備的同時，擔任截擊蘭州戰役中可能西逃之敵的左路軍第一兵團正急速行軍。第一兵團的迅速挺進，使蘭州守敵右側安全和馬步芳老巢西寧受到嚴重威脅，馬步芳不得不抽調騎兵第八旅和騎兵第十四旅回西寧擔任守備任務。第一野戰軍三路大軍包圍蘭州並且擊破敵一翼後，胡宗南並未出兵解蘭州之急，援蘭州的寧馬被我第六十四軍鉗制在海原不得前進，實際上形成了青馬孤軍困守蘭州的局面。
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