攻中，须充分准备歼灭敌人反冲锋部队，组织消灭敌人反冲锋火力，构筑抗击反冲锋工事。”
彭总来到十九兵团指挥所，对兵团司令员、政委说：“部队试攻受阻，其主要原因是轻敌，次要原因是敌工事坚固，敌人顽强。”“不过，通过试攻，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。”
8月25日拂晓，三颗红色信号弹腾空而起，划破清晨的宁静。总攻兰州的战斗开始了！解放军强大的炮火向盘踞在沈家岭、狗娃山、营盘岭、马家山的敌人主要阵地开始猛轰。霎时万炮齐鸣，天崩地裂。敌主阵地淹没在一片火海之中。经过30分钟炮火的猛烈轰击，敌人的大炮变成了哑巴，敌阵地上尸肉横飞，一片混乱。在炮火的掩护下，解放军突击部队发起攻击，击退了敌人一次又一次反扑，一步一步向前推进，经过激烈的争夺战，到下午7点，敌军全线溃退。解放军发起追击，在市区展开巷战，歼灭大量敌人。26日中午，解放军占领黄河北岸的白塔山，城内残敌全部被歼，兰州宣告解放。经过30多小时的激烈战斗，解放军共歼灭敌军2 7万多人，使马步芳主力遭到毁灭性的打击。
兰州战役刚一结束，彭总高兴地说：“马步芳这一次给我们办了一件大好事。要是他当初丢下兰州继续撤退，想消灭他还真得费点时间呢！他想用一计把我们消灭在这兵家必争之地的兰州。但是，他万万没有料到，我们却将计就计来了个釜底抽薪。”
向兰州背后进行迂回包围的第一兵团，经过长途跋涉，于9月2日，占领民和县和河口镇，9月5日占领了马步芳的老巢——西宁。马步芳在青海的反动统治被彻底推翻。
在兰州，人民政府和各界人民对亲人解放军进行了声势浩大的慰问活动。中央和西北各省都派来了文艺团体进行慰问演出。在“三爱堂”慰问大会上，慰问团总团长代表西北五省人民，向彭总赠送了锦旗。彭总代表第一野战军和西北军区全体指战员在致答词中说：“西北解放，……是党的胜利，人民的胜利！人民政府和各族人民高度赞扬我们，热情慰问我们，是对子弟兵的爱戴和鼓励，我们切不可以功臣自居，务须力戒骄傲。”
看了看欢天喜地的人群，彭总继续说：“西北解放了，新中国成立了，但是革命尚未成功，任务还非常艰巨。……我们决不能松懈斗志，刀枪入库，马放南山，必须紧握手中枪，为人民再立新功！”在慰问活动期间，彭总夫人浦安修将慰问团送给彭总的糖果分送给司令部的同志们，她说：“彭总说了，这是慰问大家的，我彭德怀只是一个代表，没有大家的努力，我彭德怀能打胜仗吗？”