从1948年9月至1949年1月，东北、华东、中原野战军和华北军区部队，相继进行了辽沈战役、淮海战役和平津战役的战略大决战。三大战役共歼灭国民党军154万余人。国民党赖以发动内战的精锐部队基本上被消灭。全国处于革命胜利的前夜。1948年，彭德怀率领的西北野战军以8.1万兵力向优势数倍之敌进攻，全年消灭敌军约16个师11万余人，收复延安，解放黄龙分区；钳制了胡宗南、马步芳、马鸿逵等部，使中原与华东两大野战军减少西顾之忧，顺利地进行淮海大会战，并获得伟大胜利；使华北一兵团和晋绥军区部队无南顾之忧，顺利肃清晋南阎军。西北野战军本身亦发展壮大，战斗力更加提高了。1949年1月，在西北野战军第一次党代表会议上，彭德怀在《1948年几项工作的基本总结和1949年的任务》的报告中说：敌人目前总的军事方针是依托巴山，扼守长江，以保守江南及西南各省。从全局看，西北还有几个大仗要打。他向全军提出1949年的任务是集中力量消灭胡宗南的兵力，扩大解放区；要占领一连串的城市，必须有一套城市政策；必须进一步加强纪律性，克服胜利途中的困难，将革命进行到底。
根据中央军委的决定，西北野战军从1949年2月1日起改称中国人民解放军第一野战军，彭德怀任司令员兼政委，张宗逊、赵寿山任副司令员，甘泗淇任政治部主任，阎揆要任参谋长。同时，纵队改称军，旅改称师。同年6月间，以所辖的一、二、七军编成第一兵团，王震任兵团司令员兼政委；以三、四、六军编成第二兵团，许光达任兵团司令员，王世泰任政委。全军约11.5万人。
西北野战军兵力少，转入外线作战后更感到兵力不足。1949年1月中旬，毛泽东致电彭德怀，说，华北部队参加西北作战问题，待你们来中央时面商。2月8日，彭德怀在赴中央开会前致电毛泽东，报告西北敌军动态和野战军概况，提出本年春、夏的作战方针。说明如三四月间在山西的第一野战军部队能归还建制，徐向前、周士第部能入陕西，夺取潼（关）渭（南），进逼西安，则一野四五月间即可攻击西府、宝鸡。如此，胡宗南必弃西安，退汉中，我军可乘敌撤离之际，在追击截击中歼灭其主力。毛泽东12日复电说：太原解放后，华北3个兵团中，至少两个兵团17万人可以用于西北。毛泽东早已筹算增兵西北一事，他告诉彭德怀说：要彻底解决胡、马，占领潼关、西安、汉中、天水、兰州，有待于两个兵团之到达。
2月17日，彭德怀同王震一道离开战火纷飞的西北前线，到河北平山县西柏坡村，参加于3月5日至13日召开的中国共产党七届二中全会。彭德怀在3月11日的全会上发言说：毛主席的报告是发展胜利，争取新民主主义在全国胜利的纲领性文件。文件指出了防止左右的倾向，尤其是这时提出不骄不躁，特别重要。他在谈了土改政策、克服无政府无纪律状态和西北战场的作战情况后，说：我个人这两年在西北战场上，基本上是执行了政策的，但有缺点。去年4月间毛主席给我来电，要我不急性、不硬性。可是我尚未克服。他说：今后应动员全党着重学习毛泽东思想。学习马列主义、毛泽东著作必须联系实际，这样可以防止骄傲，使自己进步，做好工作。
会后，彭德怀奉中共中央和毛泽东的指示，于3月28日到达太原前线徐（向前）周（士第）罗（瑞卿）司令部。当时华北军区副司令员、太原前线司令部司令员兼政委徐向前患肋膜炎，经中央军委批准，彭德怀代替徐向前指挥攻打太原的作战。徐向前后来深情地回顾道：七届二中全会结束，“毛主席要彭德怀返西北途中，来太原前线看一看，解放太原后，即可将十八兵团调往西北作战，归彭指挥。他到峪壁村（引者注：位于榆次以南10多公里）看望我，讲了二中全会的精神，我也向他介绍了攻打太原的部署和准备情况。我说：我的肋膜两次出水，胸背疼痛，身体虚弱得很，没法到前边去，你就留下来指挥攻城吧，等拿下太原再走。他表示同意，报请军委批准后，彭总便留在太原前线指挥作战。为避免影响军心，那时下命令、写报告，仍用我的名义签署，实际上是彭老总在挑担子。他新来乍到，对敌我情况都不熟悉，但慨然允诺，勇挑重担，实在难得”。
4月5日至7日，彭德怀参加了太原总前委扩大会。代替徐向前负指挥总责的彭德怀，在会议上热情直爽，毫不见外。一开始，他就开门见山地说：“我这次来太原前线办两件事：一是总攻太原。太原敌人城防坚固，我参加此役，主要是学习攻坚战的经验。二是来带兵的。打下太原以后，十八兵团和十九兵团将调西北战场参加对胡、马军的决战，争取在一年左右的时间里，全部解放大西北。”会议分析了敌我形势，讨论了作战方案，统一了战役思想，研究了敌人战术特点及我军的战术要领，强调各兵团、各部队相互间的团结和协作。会议结束前，彭德怀明确指出：“这次战役的规模大，参战兵种多，战役战斗样式复杂，一定要有坚强的集中指挥，特别要注意搞好兵种、部队间的协同动作和各种保障，把胜利建立在稳妥可靠的基础上。这是华北最后一仗了。我们要用新的胜利向毛主席、党中央和中央军委汇报！”
随后，彭德怀同总前委儿位负责人一道，指挥了太原战役的后期战斗。
4月20日，经过充分准备的攻城部队按预定计划，在猛烈炮火掩护下分10路向太原发起攻击。至22日，摧毁了敌军城外的全部据点，直逼太原城下。24日拂晓总攻开始，至10时全歼守敌，华北重镇太原城解放。6个多月的太原战役，共歼敌13.5万余人。
毛泽东在25日复电彭德怀，同意他于5月初回陕。要彭德怀在回陕前对十八、十九两兵团的部署加以确定，再次告彭：“尔后该两兵团即由你直接指挥。”于是，华北军区的第十八兵团（司令员兼政委周士第）、十九兵团（司令员杨得志、政委李志民）拨归第一野战军建制，先后由山西入陕参加解放大西北作战。5月25日，彭德怀回到乾县第一野战军司令部，指挥陕中战役。
太原解放后，胡宗南料知解放军华北部队必将西进，他害怕被歼，开始实行战略退却，企图与青宁“二马”配合，以陕中、陇东为防御重点，保住西北，屏障西南，迫不得已时则退踞陕南、川北。第一野战军不失时机，于5月16日发起陕中战役。5月20日解放了胡宗南长期盘踞的西安市。至5月底，虢镇以东、渭河南北广大地区均获解放。胡宗南集团主力撤至宝鸡及秦岭西段布防。在粉碎胡宗南和青宁“二马”精心策划的联合反扑后，6月17日，陕中战役结束。
6月上旬，中共中央根据西北形势的发展，决定由彭德怀等23人组成中共西北局委员会，统一领导西北党政军工作。以彭德怀、贺龙、习仲勋为中共西北局第一、第二、第三书记。
1949年元旦，蒋介石发表求和声明，企图争取时间，重整旗鼓。在粉碎国民党反动派的假和平阴谋后，中国人民解放军遵照毛泽东、朱德发布的向全国进军的命令，分别向西北、东南、中南和西南进军。处于穷途末路的蒋介石，这时把一线希望寄托在盘踞西北的胡宗南和马步芳、马鸿逵身上，寄托在退缩中南的白崇禧集团身上。想依靠他们尚存的几十万兵力保住西北，屏障西南，待机反扑。
5月23日，中央军委在关于向全国进军的战略部署中，确定第一野战军的任务是：向西北进军，消灭西北地区之敌，解放并经营陕、甘、宁、青、新5省。要求年底前占领甘肃、宁夏、青海。然后兵分两路，一路由彭德怀率领位于西北，解放并经营新疆；一路由贺龙率领入川，配合第二野战军解放川、黔、康诸省。这样，消灭胡宗南集团和青宁“二马”解放大西北5省的重任，落在了彭德怀指挥的第一野战军肩上。
6月中旬至7月初，第十九、十八兵团先后取道禹门口、风陵渡，进到西安、咸阳、三原地区。西北、华北兄弟部队胜利会师关中。这时，西北战场上第一野战军的兵力由15万人增加到34万人，连同地方武装达40万人。而西北地区国民党军的总兵力还有30多万人。敌我双方相比，野战军兵力仅占相对优势，而不是绝对优势。因此必须把胡、马两部分割开来，集中兵力一个一个地歼灭。
在陕中战役结束，胡、马兵力后撤之际，中央军委在6月下旬给彭德怀等来电指出：马、胡军之行动给我军以首先歼灭胡军的机会，希望你们针对先打胡宗南的方针，集中3个兵团主力，取迅速手段包围胡部四五个军，并以重兵绕至敌后，切断其退路，然后歼灭之。杨得志兵团应立即西进，迫近两马筑工据守，担负钳制两马任务，并严防两马回击。
胡宗南和青宁“二马”6月中旬的联合反击受挫，又见解放军华北两个兵团陆续到达西北，便改变方针，向后收缩兵力。6月下旬，青宁“二马”退守彬县、长武、永寿一带。胡宗南主力由武功、周至向扶风、鄙（眉）县收缩。另一部撤至宝鸡，由斐昌会统一指挥，转入防御。胡、马两集团这一部署的特点是互相利用，都想要借助对方力量，互为特角，便于联合作战；又各怀鬼胎，企图保存各自的实力，摆脱被歼的命运。
彭德怀分析胡宗南把5个军部署在扶风、眉县地区渭河两岸，其意图是作战中可以南北呼应，无论是进攻、坚守或退却，兵力都相当集中。但是存在严重弱点，即没有战役预备队，摆在秦岭的少数兵力只能起钳制作用；而且渭河两岸并无大军渡河设备，在第一野战军进攻时，南北之敌不能渡河迅速增援。如野战军能在扶风、眉县地区将其主力分割包围，其纵深无预备队可援，必招致全军覆没。中央来电提出的“先胡后马”的方针是完全切合实际的。
7月6日，彭德怀在咸阳主持召开有各军党委书记参加的前委扩大会议，讨论如何执行先胡后马的作战方针。彭德怀说，消灭胡宗南和“二马”这两股敌人，不是一个战役能解决的。我们的方针是“钳马打胡，先胡后马”，力争于漆河、千河之间歼灭胡宗南的主力。会议确定以第十九兵团钳制两马，集结第一、第二兵团全部及第十八兵团主力，实行大迂回大包围，歼灭胡宗南部主力，再集中全力歼青马。彭德怀特意提醒第二兵团司令员许光达说：“最关键的是二兵团。你们要隐蔽开进，路上如遇小股敌人不要纠缠，突然插入敌后，直逼渭河。在占领青化镇、益店镇后即向罗局镇、眉县车站进攻，抢占蔡家坡，切断陇海路，阻击敌人向宝鸡撤退。”
7月10日，扶眉战役打响。第十九兵团为迷惑敌人，掩护主力运动，于10日进入西安西北的乾县、礼泉以北高地修筑工事，以一部逼近“二马”所部，形成将对“二马”部队开展进攻之势，使其不敢轻举妄动。卫戍西安的第六十一军向西安南的子午镇地区之敌发起进攻作战，使胡宗南无法判明第一野战军总的作战意图。野战军主力部队于11日拂晓开始进攻，象一把巨大的铁钳，夹渭河两岸插向扶眉地区。
第二兵团由集结地区越漆水河绕道西进，向敌侧后迂回。担任穿插作战任务的第四军，隐蔽急进，一昼夜前进140多里，于12日拂晓占领罗局镇与眉县车站，截断敌军西逃退路。彭德怀得知四军行动迅速，出色地完成预定计划后，十分高兴，当即发电嘉勉，并电令全军迅速合围，歼灭敌人。
第一野战军以雷霆万钧之势向敌发动攻击，使胡宗南集团猝不及防。战役发展异常顺利、迅速，只一天多时间已从东、北、西三面将胡部之第十八兵团部及第六十五、第三十八军，以及西北军政长官公署的第一一九军等包围于扶风、眉县地区。12日，胡部第六十五、第三十八军集全力向罗局镇突围，企图撤向宝鸡。坚守罗局镇是第一野战军歼灭胡宗南主力的决定性一环，而对胡宗南部来说能否夺取罗局镇是其生死存亡的关键。一场激烈的战斗在罗局镇地区展开。胡军轮番冲击10余次，企图突围。第一野战军第二兵团第四军在罗局镇展开了顽强的阻击战。指战员在“寸土不失”、“堵住敌人就是胜利”的口号鼓舞下，与敌军反复拼搏，阵地屹立不动。
与此同时，第一野战军第二兵团的第三、第六军向罗局地区之敌右侧背进攻，第十八兵团附第七军由东向西进攻，逐渐紧缩包围圈。在第二兵团和十八兵团前后夹击下，到12日中午，敌3个军大部被压缩于午井以西、高王寺以南、罗局镇以东之渭河河滩上。下午3时，野战军发起总攻，8时左右，胡宗南部除一部南渡渭河逃命，大部被歼。第一兵团在全歼敌九十军的二十四师等部后，攻占眉县以西地区，将泅渡渭河的8000多敌人全部俘获。12日午夜，第二和第十八兵团在罗局、午井地区胜利会师。接着各兵团乘胜西进，至14日先后占领蔡家坡、岐山、凤翔、宝鸡和益门镇等地。
彭德怀针对胡宗南兵力集中但没有战役预备队的弱点，采取以一个兵团的兵力迂回敌侧后，两翼牵制，大胆插入敌纵深，断敌后路，然后包围分割歼灭敌人的战术，使敌无兵可援，无路可逃，更无法形成有组织的抵抗，实为他军事指挥上的又一奇招。由于这一战术完全出敌不意，实际战斗时间比预计的要短，战果也比预计的要大，只花了一比十的代价，就把敌人4个军解决了。当他听到逃往渭河南岸的残敌也被消灭时，高兴地把拳头往桌上一击，说：“很好，这才叫全胜！”一年前在土基会议上受到严厉批评的四军（当时的四纵队），在这次战役中，一昼夜前进140多里，穿入敌后，在罗局镇顽强抗击，完成堵敌重任，他给予热情表扬：四军这次打得很出色，立了功。为夺取战役的全胜起到关键作用。扶眉战役经4天战斗，共歼敌4个军4.3万余人，解放扶风、眉县、凤翔、宝鸡等8座县城，控制了秦岭以北广大地区。胡宗南主力被重创，残部退守秦岭，陷入“泥菩萨过河——自身难保”的境地。青宁“二马”为保存实力，继续往西撤退至平凉地区。胡马之作战联盟实际己被粉碎，“二马”彻底孤立。彭德怀抓住这个有利时机，决定追歼“二马”。
扶眉战役后，退至陇东平凉地区的青宁“二马”在国民党反动集团策划下，由国民党西北军政长官马步芳召集军事会议，制定了平凉作战计划，准备负隅顽抗，以保甘肃、宁夏、青海3省。
7月中旬，彭德怀在虢镇北文广村召开军以上高级干部会，总结扶眉战役和讨论确定下一个战役目标。他说：胡宗南虽然还有10多万兵力，但已无进攻关中的能力。彭德怀分析，青宁“二马”退守陇东地区，在未受我军歼灭性打击的情况下，将凭借平凉一带大险进行抵抗。西北地区雨季逼近，陇县南北山高路险，人烟稀少，认为战役行动应尽量提早，推迟则困难更多。经会议讨论，决定以第十八兵团主力位于宝鸡、西安一线钳制胡宗南部，集中第一、第二、第十九兵团进行陇东战役，歼灭“二马”主力于平凉、径川地区。
会后，彭德怀向毛泽东报告了扶眉战役情况和平凉战役部署。23日毛泽东复电说：打胡胜利极大，甚慰。不顾热天，乘胜举行打马战役是很对的。只要平凉战役能歼两马主力，则西北战局即可基本解决。往后占领甘（肃）、宁（夏）、青（海）、新（疆）4省基本上只是走路和接管问题，没有严重的作战问题。7月下旬至8月上旬，彭德怀指挥了陇东追击战。由于青宁“二马”均想保存实力，马鸿逵不想给马步芳当“马前卒”打头阵，“二马”的“平凉会战”计划流产，分向兰州、宁夏撤退。第一野战军20多天的追击，前进近千里，歼敌万余人，解放了陇东广大地区，分割了青宁“二马”打开了进军兰州、宁夏的大门。
在追击“二马”，向兰州进军的途中，彭德怀目睹当地农民的极端贫困状况。那食不果腹、衣不蔽体的悲惨景象，使他情不自禁地回想起自己的童年，深深地被震动了。一次，在一个破旧的窑洞里，他看到一家老小5口，包括一个十几岁的姑娘，都是赤身裸体，全家只有一条供出门穿的裤子。这种人家一旦有外人来，只好钻到破被里或蜷缩一团。彭德怀说：我知道饿饭是什么味道，我从小就饿怕了。这一次，我看到了一种比我童年经历过的更为可怕的贫穷。青宁“二马”的黑暗统治，给西北人民带来的是多么深重的灾难！为解放饱受痛苦煎熬，处于饥寒交迫之中的大西北各族同胞，彭德怀率领一野大军，加快了进军的步伐。8月中旬，人民解放军的几路大军前出赣南，进军福建，挺进湘中，威逼两广和四川。这时国民党又幻想以“天府之国”四川为中心，由云南取得帝国主义的支持，苟延残喘或卷土重来。为阻止第一野战军主力南越秦岭、巴山，向四川进军，极力策动“二马”与野战军决战，把野战军拖在西北。逃到广东的国民党政府为此召集“二马”和胡宗南到广州举行“西北联防会议”策划“兰州决战计划”。即以青马据守兰州，吸引和消耗第一野战军主力，以宁马和胡宗南部进行侧击，合歼野战军。
青海军阀马步芳部是以家族世袭统治和宗教控制为特点的封建军事集团。是一支剽悍的、有战斗力的部队。士兵长期受反共灌输，异常凶残野蛮。作战时往往前有敢死队，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，在西府战役中它又占了点便宜，因而气焰仍很嚣张。
青马把兰州决战看成是自己生死存亡的关键，周密地研究对策，布置兵力，拟定了详尽的作战方案。以其战斗力最强的第八十二和第一二九两个主力军5万多人据守城区，其中以八十二军的3个精锐师分守南山的马架山、营盘岭、沈家岭一线；另以第九十一军、一二○军等3个军3万余人为左翼，于兰州东北的靖远、景泰及打拉池地区布防，相机侧击野战军；以新组成的骑兵军约2万人，控制临挑、挑沙地区，保障右翼安全。青马企图依托兰州的强固工事正面抗击，由宁马和胡宗南军两翼包围，歼灭野战军于兰州城下。
兰州是甘肃、宁夏、青海、新疆4省的交通枢纽，是国民党西北军政长官公署所在地，西北的政治军事中心。彭德怀分析，敌人必然死守兰州。在兰州同青马决战，将是一场艰巨的攻坚战，但拖住青马在兰州决战对野战军有利。在西安解放之后，解放西北这个第二大城市和反共中心，就基本上解决了西北问题。如果让青马跑回他的老窝青海，那里是辽阔的少数民族地区，人烟稀少，粮食短缺，就将增加进军作战的困难，势必延长解放大西北的时间。彭德怀对部队说：“我们不怕他守，而是担心他跑掉。如果他真的不跑，就到了我们把他消灭的时候了。”
8月4日午，彭德怀同张宗逊、阎揆要向第一、二、十八、十九兵团，发布了进军兰州歼击青马的命令。以一部兵力钳制宁马和胡宗南，集中绝对优势兵力首先歼灭青马军。命令要求各兵团于8月9日前完成进攻兰州、西宁的战斗准备。8月6日，中央军委复电说：预备命令，一般甚好。惟请注意左兵团所取之路线似过于迂回。青马残暴，对我敌意甚深，故深入青马老巢寻其主力作战，必须谨慎从事，大意不得。
8月10日前后，第一野战军各兵团紧接着陇东追击战，不顾酷暑灼热，战胜狂风暴雨，冰雹洪水，分左中右三路向西进军。途中，部队纪律严明，秋毫无犯，随时利用空隙做群众工作。沿途群众积极热情支援解放军。各部队互相鼓励：“英雄好汉，兰州再见。”第二兵团和十九兵团于19至20日顺利进抵兰州城郊，从东、西、南三面包围了兰州。
兰州三面环山，北有天险黄河、白塔山可依托；南有南山作屏障。国民党军在抗战期间就修筑了坚固的土事，青马又不断构筑加固。主阵地修有钢筋水泥碉堡，形成碉堡群，通向城里的环山公路与各主要阵地相连接。外斜面有环形人工削壁1至2道，高6至10米，削壁腰部有暗藏的侧射机枪火力点，削壁外有一两层3至6米深的外壕，各壕间又有暗堡和野战工事。阵地前埋设大量地雷及铁丝网。马步芳部凭借坚固工事，既能发扬火力，又便于组织反扑。兰州战役打响前，马步芳在对其部属的命令中宣称：“本署以诱敌于有利地形与之决战，凭大然屏障筑工严密部署，如敌来犯，决举全力一鼓而歼灭之。”敌兰州总指挥马继援则扬言兰州是“攻不破的铁城”。
第一野战军陇东追击顺利，产生了轻敌麻痹思想，认为敌有可能放弃兰州，怕失去战机，急于歼灭之。部队抵兰州外围的第二天，在准备很不足的情况下，野战军司令部就下令向“兰州锁钥”古城岭、营盘岭、狗娃山等几个外围阵地发起试攻。因对地形侦察不细，没查明敌军的兵力火力部署，对敌之坚固工事和敌军的顽强性估计不足，野战军步炮协同不够，所以在外围攻打了一天，未夺得一个阵地，双方均有不小的伤亡。
扫清外围主阵地的试攻没有奏效，彭德怀断然下令全线停止攻击。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天时间作了各方面准备。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。
8月23日，中共中央军委根据彭德怀等关于试攻兰州的报告来电指示：马步芳既决心守兰州，有利于我军歼灭该敌。为此，“似须集中三个兵团全力于攻兰战役”攻击前似须有一星期或更多时间作充分战斗准备，“并须准备一次打不开而用二次、三次攻击去歼灭马敌和攻占兰州”。
彭德怀在23日到猪嘴岭第十九兵团指挥部。兵团司令员杨得志、政委李志民向他报告：十九兵团部队的历史上还没有遇到过这样的情况，攻敌几个阵地，一天多没拿下一个。军、师、团的干部都很憋气，觉得非出这口气不可。接着，检讨说：“这次仗没打好，责任主要在我们兵团领导人身土。”彭德怀说：“部队试攻受阻，主要原因是轻敌，次要原因是敌工事坚固，敌人顽强。这次试攻是我决定的，时间仓促，部队准备不够。不过通过这次试攻也达到了了解敌人的目的。你们要告诉部队沉住气，总结经验教训，仔细研究敌人，扎扎实实地做好准备工作，待命向敌人发动总攻。”
当时有的干部仍认为当前形势已是“秋风扫落叶”，马步芳未必会固守兰州。彭德怀在一次会上又提醒说：马步芳、马继援都是反动透顶的家伙，他们就象输红了眼的赌棍，把最后一点赌注全押在兰州。我们部队大部分还没有同他交过手，不是有个“困兽犹斗”的成语吗？对敌人切勿疏忽大意。马军惯打反扑，在占领敌阵地后，改造工事未完成时，最须注意。他还意味深长地说：兰州这一仗打好了，西北可以早一点解放。打不好，让敌人跑掉，我们就是对人民犯罪。
经严密侦察，敌人主力在南山，东西两翼薄弱，分兵把守；北面黄河铁桥是敌人唯一退路。这样，攻占南山就成为攻打兰州的重点，能否夺取黄河铁桥是能不能全歼敌人的关键。据此，彭德怀又适当调整了兵力部署。8月24日21时，彭德怀和张宗逊向中央军委报告：“二兵团、十九兵团攻城准备工作己妥。疲劳尚未恢复，粮食不足，油、菜更难解决。青马军不断反袭，故很难得到休息。以现在的准备工作看，攻占兰州有六七成把握，故决定在25日晨开始攻击。”毛泽东在26日复电：如25日攻城得手，则局势起了变化。如不得手，则作为侦察性质之作战，按来电确定先打援，后攻城。
野战军作了充分准备后，于25日拂晓发起总攻。敌军坚固工事一个个被突破。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二营子；六十二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。在战斗中，敌军指挥官用机枪和大刀督战，连续向野战军发动反冲击。进攻部队攻占每一条壕沟，攀登每一道削壁，夺取每一个阵地，都经过艰苦的战斗和反复的争夺，多次拚刺刀，同敌人肉搏。
皋兰山的主峰营盘岭，敌之工事最强。当六军十七师五十团冲锋到第一道削壁时，突破口未被炸开，敌人凭借钢筋水泥暗堡拚命抵抗，几次爆破和攻击均未成功。这时七连指导员曹德荣挺身而上，抱起炸药包，趁着手榴弹升起浓烟雾之际爬到削壁下，身贴崖壁，手托炸药包炸开了缺口。这位舍身炸削壁的英雄，以自己的身体开辟了前进的通道。随后部队又突破二、三道削壁，在十六师密切配合下，胜利地攻占了二营子阵地和皋兰山主峰营盘岭。后来彭德怀多次谈到：打兰州是一场恶战，是艰巨的攻坚战。有的团一千五六百人的建制，战斗结束时只剩下几百人。这些战斗英雄们为了人民事业，粉身碎骨，英勇的自我牺牲精神，永远值得我们学习和怀念。
在兰州崖战之际，野战军左路第一兵团于8月22日解放了临夏。马步芳深感后方空虚，老巢危急，不得不由兰州抽调骑兵第八、第十四师回西宁，同时急派亲信赴宁夏求援。但马鸿逵为保存实力，虚与委蛇。马步芳又于24日急电国民党政府：请火速分催陕署、宁夏友军行动。并于当天自兰州飞回西宁。行前叮嘱其子马继援：如马鸿逵、胡宗南及空军再不来援，则迅行撤守青海。这时兰州的南山阵地均被攻占，青马军伤亡惨重，城中没有预备队，宁马和胡宗南的援兵一个也没有来。25日下午，那个发誓“与兰州共存亡”，嚣张一时的“马家军”总指挥马继援，秘密从阵地上撤走主力，趁夜幕降临之际，想通过黄河铁桥退至北岸。第二兵团三军七师首先发觉敌人开始逃走。他们一面报告上级，一面发起追击。26日凌晨，攻占西关，抢占铁桥，堵死了敌军的唯一退路。经过巷战，野战军于当日中午肃清了城内残敌，越过铁桥占领白塔山，被国民党倚为金城汤池的兰州宣告解放。西北解放战争史上规模最大、战斗最激烈的一次城市攻坚战，西北战场上最后的一次大战役胜利结束。青马主力基本上被消灭。兰州解放，分割了西北国民党军各部的联系。彭德怀决定不给敌人以喘息机会，猛追穷寇，全部干净歼灭之。接着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，敌第八十一军军长马悖靖率部起义。至21日，宁马布置的下道防线全部被突破。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。
早在1949年四五月间，毛泽东即考虑以和平方式解决西北问题的可能性。8月6 日，他致电彭德怀指出：对西北敌军除用战争方式解决外，尚需兼取政治方式解决，以为战斗方式之辅助。8月19日，彭德怀向毛泽东报告：在我攻占兰州、西宁、凉州（武威）后，以政治、军事双管齐下，争取某一部或大部放下武器和平改编的可能性是增加了的。9月上旬，彭德怀向中央军委报告了进军新疆的计划。拟在占领玉门以后，由王震率二军和六军向新疆进发，争取在12月底以前分驻于南疆和北疆。毛泽东于10日复电指出：陶峙岳、赵锡光等已准备与我们和平解决。新疆主席包尔汉已派人至伊犁（今伊宁）附近接洽和平谈判，我们己令邓力群率电台日内进驻迪化（乌鲁木齐），故新疆已不是战争问题，而是和平解决的问题。
兰州解放后，为迅速追歼残敌，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。第一兵团部率第一军由西宁地区北进，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。河西地区之敌在野战军威逼下，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○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。中共中央、毛泽东对和平解决新疆问题非常重视。9月10日，毛泽东亲自约见正在北平的前国民党西北军政长官张治中将军，希望他致电新疆军政负责人，要他们认清形势，顺从民意，率部起义。这时，第一野战军第一兵团已兵临玉门关下，紧叩新疆大门；加上省内伊犁、塔城、阿勒泰二区革命的民族军的长期斗争的配合；以及中国共产党的一系列争取工作，使已经势孤力单的7万多国民党驻新疆军队，内部发生了剧烈分化。骑五军军长马呈祥、整编七十八师师长叶成以及钟祖荫、罗恕人等反动分子，于9月下旬离开迪化（乌鲁木齐），经南疆出走国外。以陶峙岳为代表的爱国将领和广大官兵，接受共产党的和平条件，愿意走和平解放的道路。9月25日和26日，陶峙岳和包尔汉分别通电宣布率军政人员起义，新疆和平解放。26日，彭德怀复电陶峙岳：“将军等率部起义，脱离反动阵营，甚为欣慰。希望坚持进步，彻底改造部队，为共同建设各族人民的新新疆而奋斗。”
10月6日至8日，彭德怀、王震、许光达、甘泗淇在酒泉同陶峙岳举行会谈。彭德怀同陶峙岳一见面，就紧握他的手说：“你们起义，对中国革命有功”。“我们现在是朋友了。今后我们在一块共事，不要有什么顾虑，你可以放手大胆工作”。希望带好部队，共同努力，把新疆工作搞好。9日，彭德怀向中央军委报告与陶峙岳会谈的结果。准备将陶部整编为步兵4个师，骑兵1个师，实行人民解放军的政治工作、供给制度。
自10月10日起，王震率领第一兵团二、六两军，在陶峙岳派来的“欢迎解放军入疆代表团”的前导下，由酒泉、玉门、安西地区向新疆进发。10月20日进驻迪化。当天，彭德怀致电毛泽东：新疆陶峙岳、包尔汉来电，“希望迅速进军全疆维持秩序”。“迪化各界约两三万人至数十里外欢迎解放军已第二天了”。人民群众箪食壶浆，“表示最高热忱”。
11月下旬，彭德怀由西北军政委员会副主席张治中、财经委员会主任贾拓夫陪同，自兰州飞往迪化会同中共新疆分局书记王震等，同陶峙岳、包尔汉、赛福鼎等座谈协商整军、整财、整政三人问题。随后，彭德怀又主持召集各有关人士研究讨论，并在省政府委员会上通过了《新疆目前施政方针》。它是解放初期在新疆进行各项工作的指导性文件。
12月12日，彭德怀对第一兵团部分指战员、新疆起义官兵、机关干部讲了话，正式宣布起义部队编为中国人民解放军第二十二兵团，陶峙岳任司令员，王震兼政治委员。下辖3个步兵师、两个骑兵师。
年底，第一野战军第一兵团把五星红旗插到了天山南北。至1950年3月，二、六军先后进驻南疆、北疆，胜利完成了进军新疆的任务。
消灭青宁“马”后，国民党反动派稳住西北，屏障西南的梦想完全破灭。胡宗南残部向四川逃窜。根据中央军委指示，第十八兵团改归西南军区指挥，在贺龙、李井泉、周士第率领下，紧追胡军入川，配合第二野战军解放大西南。位于陕南地区的第十九军及第七军，也暂归西南军区指挥，配合第十八兵团，参加解放汉中和陇南的战役。
11月底，第一野战军与西北军区合并。彭德怀兼军区司令员，习仲勋为政治委员。
西北野战军在中共中央和毛泽东的正确领导下，在彭德怀的直接指挥下，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51.36万多人。
每当谈到西北人民的支持和后方的支前工作，彭德怀总是很动感情的，常说：“没有他们的支援，哪能取得战争的胜利！”这是千真万确的事实。
1949年9月，在北平召开了中国人民政治协商会议第一届全体会议，选举产生了以毛泽东为主席的中央人民政府。彭德怀当选为中央人民政府委员，全国政协委员，随后，被任命为中国人民革命军事委员会副主席和西北军政委员会主席。经历了数十年戎马生涯的彭德怀，告别硝烟弥漫的战场，开始指挥一场不用枪炮的新战役——恢复和发展西北地区的经济。
新疆和平解放后，彭德怀就思考如何迅速医治战争创伤，恢复工农业生产。9月27日他致电在西安主持日常工作的习仲勋，提出：各项工作必须有一个全盘（五省）筹划，尤其是经济建设，使生产运销逐渐走上比较计划性。贾拓夫同志应立即交出西安市长、军管会工作，把全部精力放在计划西北经济建设上。他明确地说：“在战争结束后，财经开支必须做到量入为出，银行发行（货币）尽可能用在发展生产。”
经过一段时间的准备，11月15日，彭德怀向毛泽东报告了1950年西北区生产交通建设的初步安排，特别是恢复发展中国唯一的玉门油田的石油生产，“在中央人民政府铁道部帮助下修筑天（水）兰（州）铁路”，把横贯中国的交通动脉陇海铁路延伸到甘肃省会兰州。毛泽东同意彭德怀所提的工作方针。1950年三四月间，毛泽东又进一步指示：西北铁路要修到迪化，不超过10年，愈快愈好。这一年，彭德怀调动近10万军队参加修筑大宝（鸡）、大兰铁路。他对筑路工程十分重视，经常直接检查进展情况，还邀请铁道部吕正操副部长和苏联专家视察筑路工程，征询对西北交通建设规划的意见。彭德怀仍然保持着战争年代亲临前敌的作风，在1950年四五月间，深入甘肃、宁夏、青海、新疆4省视察工作。他不辞辛劳，踏上雪积冰封的青藏高原，亲自勘察进军西藏的路线。肯定由青海入藏和修筑青藏公路的意见，确定以军队为主组织人力物力施工。
为解决新疆和西北地区紧张的财政经济问题，彭德怀由贾拓夫陪同，于1949年12月28日飞北京。当天晚上在中共中央的会议上，彭德怀汇报了新疆的情况和面临的问题，建议在自力更生基础上，积极争取苏联支援新疆的开发建设。根据中央负责人的意见，第二天，彭德怀写了报告，由中共中央发给正在苏联访问的毛泽东。他写道：新疆目前严重的问题是财政经济问题。要解决困难及将来建设新疆，我觉得必须有苏联的大力帮助。具体要求是：请苏联帮助解决明年新疆部队的服装、器材、交通工具；同苏联正式通商，以土产交换必需品；实行新疆与苏联地方性的经济合作，合组石油公司，合组稀有金属和有色金属公司，以及把阿拉木图、迪化、哈密民航协定延长与延伸到兰州、西安和北京。中央采纳了彭德怀的意见。中苏两国政府经过谈判，于1950年3月27日在莫斯科签订了《关于在新疆创办中苏石油股份公司协定》、《关于在新疆创办中苏有色及稀有金属股份公司协定》和《关于创办中苏民用航空股份公司协定》，圆满地解决了互通有无和争取外援问题。
1950年1月间，彭德怀在中央人民政府委员会第五次会议上和在西北军政委员会上，先后报告了西北地区的工作和今后的任务。他说，总的任务是进行民主改革和发展生产，提高文化，建设新西北。“目前的中心问题是生产，为了社会安定，医治战争创伤，生产是第一”。“在一定时期内，西北地区的经济建设，应以农业和畜牧业为主”，同时要抓紧工矿生产与交通运输，准备建设新的铁路。
在领导工农业生产时，彭德怀一直很重视调查研究，反对官僚主义和主观主义的思想作风。西北军政委员会农林部在1950年春发放棉籽工作中，事前研究计划不周，工作中又缺乏具体指导和深入检查，造成关中地区十几万亩棉田断垄缺苗，给人民群众和国家财产造成损失。这件事受到他的严厉批评和严肃处理，并在报上公布了对主要负责人的处分决定。此后，他多次以此为鉴，告诫干部一定要深入实际，深入到生产第一线去，而不能坐在办公室里，靠发号施令去指导生产。
为研究制定西北地区“二年经济建设计划（草案）”，彭德怀在1950年八九月间，接连主持召开中共西北局常委会。他对工矿企业的布点，农业机器的制造，石油和有色金属勘探，提出了具体明确的意见。指出计划尚不完整，只是个轮廓，还要逐渐充实。但总的目标要规定下来，发西北五省一市（西安市）征求意见。他强调计划的实施，最重要的是干部问题，要培养一批经济建设的新干部。
在生产建设中，彭德怀非常重视发挥军队的作用，多次传达中共中央和毛泽东关于军队既是战斗队，又是工作队的指示精神。他说：“这么多部队，全靠国家养，是个大问题，应该搞生产。”“在和平时期，人民解放军要继承以往艰苦奋斗的传统，成为生产建设中的生力军，成为建设新西北的重要力量之一。”在动员从军队中转业一部分人员，以加强地方各种工作时，他鲜明地提出：“在战胜反动派之后，就应与自然作斗争”，我们要学会进行这场斗争。
1949年12月5日，中国人民革命军事委员会颁布关于1950年军队参加生产建设工作的指示，指出：“军队不仅是一支国防大军，并且是一支生产大军，以克服长期战争所遗留下的困难，加速新民主主义的经济建设。”为贯彻上述精神，第一野战军和西北军区在12月27日发出指示，要求西北部队的绝大部分必须积极参加生产建设，“应同战争一样的勇敢坚决、积极负责，充当大西北的先锋”。
彭德怀在西北各省检查工作时，一再号召全体干部和当地驻军要在边疆地区“安下心、扎下根”，和各兄弟民族一起把西北建设好。他说：今天咱们成了土地的主人，一定要搞好生产。我们要一手拿枪，一手拿镐，平时能生产，战时能打仗，这样我们就可以无敌于天下。
彭德怀常说：大西北是我的第二故乡。从1935年中央红军长征到达陕北以来，他的大部分岁月是在西北地区度过的。西北人民在艰苦的战争年代支援和养育了红军、八路军和解放军，西北的高原山川到处有他和子弟兵的足迹。他经常深入群众，对西北地区人民生活的艰辛困苦有深刻了解，决心以坚强的毅力和艰苦奋斗的精神，带领各族人民改变西北地区贫穷落后的面貌。西北是多民族聚居的地区。解放前，反动统治阶级实行大汉族主义的统治，造成各族人民之间的隔阂，有的甚至彼此戒备，互相仇恨。个别地方时有械斗和仇杀现象发生。妥善处理历史遗留下来的问题，搞好民族团结，是关系到政治安定、生产发展和人民生活逐步改善的重大问题。彭德怀深切了解处理好民族问题的极端重要性，强调必须“建立各民族间友爱合作的新关系”。早在戎马倥偬的战斗岁月里，他就挤时间翻阅了大量地方志和历史资料，浏览了左宗棠文集，还经常找熟悉边疆情况的人询问和座谈，了解西北地区的历史和现状。为了切实尊重少数民族的风俗和习惯，根据彭德怀指示，第一野战军政治部编写了《回民问题工作手册》和《入城守则》。彭德怀说：“一定要让指战员了解他们和汉族不同的生活习惯，尊重他们的宗教信仰。他们忌讳什么，我们就不要做什么。”后来干脆作出规定：在进军路上，凡是清真寺，一律不准干部和部队进去。
为着开发建设大西北，彭德怀以极大精力，关怀与培养少数民族干部。1949年9月野战军前委发出的一个文件，就要求“县以上各级党委必须设立少数民族学校或训练班，大量培养各族干部”。随后根据毛泽东11月间关于“要彻底解决民族问题，完全孤立民族反动派，没有大批少数民族出身的共产主义干部，是不可能的”的指示，要求各省应举办少数民族的干部学校和训练班。1950年2月3日，在彭德怀主持的军政委员会第一次行政会议上通过决议，报请政务院在兰州设立民族学院，以利于“有计划地培养民族干部”。由于彭德怀十分重视，工作抓得紧，西北地区在一年之内，培养了近万名少数民族千部，各民族间团结合作互助友爱的新关系开始建立。
1949年10月中旬，毛泽东关于成立中共新疆分局的指示电指出，新疆“应该建立党的组织”。11月中旬，中共中央致电彭德怀并告王震、西北局，进一步指出：在少数民族中已有一些先进的共产主义分子或同情者。在新疆少数民族中建立共产党的组织，已有相当基础。开始吸收少数民族中的先进分子入党，我们认为是适宜的。可是当时有少部分汉族干部，只看少数民族几乎都信仰宗教，又不吃猪肉，错误地认为这是落后的表现，很难在他们中间发展党员。彭德怀批评持有这种错误看法的干部，又耐心进行启发教育，说：我们共产党人是唯物主义者，主张无神论。但我们又坚持具体情况具体分析，必须看到少数民族的一些风俗习惯是长期社会历史条件形成的。吸收少数民族中的先进分子入党，要从当地的具体情况出发，主要根据他们的觉悟，在过去革命斗争及当前实际工作中的表现，不能光看是否信仰宗教，是否吃猪肉。他风趣地说：“蒋介石吃猪肉是反革命，马步芳不吃猪肉也是反革命。”强调要严肃批评干部中一切不利于民族团结的错误观点和言行。中共中央关于在新疆少数民族中建党的指示，在彭德怀和以王震为首的中共新疆分局的努力下，得到了顺利贯彻。民族军的军长副军长几位领导人，在1950年3月加入了中国共产党。到1950年7月，全区已发展共产党员520多人，建立了一些基层党组织。
在西北军政委员会，彭德怀仍过着十分简朴的生活。他和妻子住在军政委员会机关会议厅旁一间小小的休息室里。军政委员会其他负责干部也都居住简陋。总务处的工作人员想给他调整住处，一再被拒绝。他说：“我这个人没有什么，要说有一点长处的话，那就是不忘本。”他的廉洁奉公、以身作则，为西北党政机关树立了榜样。
1949年11月在兰州召开的中共西北局扩大会议上，彭德怀就提出了反对铺张浪费问题。他说：各级领导机关和干部，在5年至10年内必须特别节俭。并明确宣布除建设工厂必需房屋外，一般军、政、党机关，在数年内不打算另建房子。他号召西北全体干部，节衣缩食，艰苦奋斗；号召党员干部要做刻苦节约的模范，准备继续过一段艰苦的生活。
但是在全国胜利的新形势下，共产党处于执政党的地位，人们已从战争转入和平建设，从乡村进到城市，面临着新的考验。一些干部以功臣自居的情绪，贪图享受的思想，铺张浪费的现象开始冒出来。彭德怀及时抓住刚刚露头的危险倾向，反复教育干部要发扬党的优良革命传统，“厉行廉洁朴素的作风”。他严肃指出：要把老资格的包袱放下，不要压得自己喘不过气来。“个人有什么了不起！如果不依靠劳动人民，没有共产党的领导，没有马列主义科学武器，我们将是一事无成的。”“如果没有共产党，我们这些人还不是住在牛圈里，打牛屁股的。”
为了克服不良倾向，发扬廉洁作风，1950年3月，彭德怀在西北军政委员会的行政会议上，先后两次作了《精简机构，厉行廉洁朴素作风》和《反对铺张浪费、反对贪污腐化》的长篇发言。他指出：铺张浪费就是抵抗勤俭建国，本位主义就是抵抗统一领导，游击习气就是抵抗法制命令。铺张浪费，甚至贪污，是对人民事业、对祖国建设的一种罪恶。我们的革命同志如果沾染上这种可耻可憎的思想习惯，就是危害人民利益的罪恶行为，就必须受到党纪国法的制裁。如果我们不坚决反对，就是学国民党反动派的作风。所以一定要把“严惩贪污，禁止浪费，反对脱离群众的官僚主义”，作为每个政府工作人员的座右铭，忠实执行。根据彭德怀和中共西北局的决定，从3月开始，在西北大区一级的党政军民各机关、团体开展了反不良倾向的运动。5月底，中共西北局发出整顿干部作风的指示，使整风更明确、更有计划、更普遍的进行。到9月初，参加整风的人在检查工作的基础上写个人检查。9月6日，彭德怀在西北区一级整风座谈会上作了反对错误倾向，改进领导作风的系统总结。
在庆祝新中国成立一周年时，《人民日报》和西安《群众日报》先后发表了彭德怀写的《新西北一年来的工作》的特约文章，从军事、财政经济、政权建设、民族团结、改革与发展文化教育等五方面，总结了军政委员会成立以来的工作。
国庆活动一结束，彭德怀又全神贯注地考虑三年建设计划的落实问题。10月4日，中央派专机接他到北京参加中央政治局会议。这次会议讨论研究派志愿军支援朝鲜的抗美战争问题。中共中央和毛泽东决定派彭德怀率中国人民志愿军赴朝参战。他坚决执行中共中央的决定，肩负全国人民的重托，率领英雄的中华儿女，跨过鸭绿江，抗美援朝，保家卫国。
这位刚卸战马，指点江山的大将军，来不及向其他西北党政军领导交代工作，也没有时间向中央负责人汇报西北经济建设的设想，甚至顾不上同他的夫人浦安修告个别，又踏上硝烟弥漫的抗美援朝新征程。