8月23日，马步芳从电话中得知防守临夏一带的新编骑兵军，在解放军炮火的打击下全军溃逃，河州城被解放军占领的消息后，即以布置军事为名，由兰州逃往西宁，西北军政长官公署的一切事宜，交由副长官刘任及其子马继援负责处理。其时，兰州战役的激烈战斗已经进入第二天，宁夏兵团尚无开拔增援的消息。
马继援派长官公署秘书长马骥，乘吉普车连夜赶往银川，催请马鸿逵出兵支援。马骥到达宁夏后不敢懈怠，立即带着马继援的亲笔信及礼品，去马鸿逵公馆要求接见。连续两天，马鸿逵都托病和公务繁忙拒见马骥。
两天之后，兰州战役攻防已进入第四天，兰州东南的马架山，逶迤西南的沈家岭、狗娃山战斗最为激烈。马继援见宁夏方面尚无动静，连电催促马骥请求马鸿逵火速出兵支援。
马骥情急无奈，用电话向在西宁的马步芳请示办法，遭到了马步芳的严厉训斥，马骥进退维谷，只好整日逗留在马鸿逵官邸门口，做秦庭之哭。
马鸿逵推脱不开，只得接见马骥，但态度也是非常冷淡。当马骥向马鸿逵说明了来意，说明兰州军事形势严重，亟待援军解救时，马鸿逵则以讥讽的口吻说道：“西北有马子香，你怕什么？”
马骥接着说道：“西宁若是失了事，也是老长官你的失败，你为什么拒绝支援呢？”
马鸿逵则以保卫宁夏为借口，很不乐意派出援军解兰州之围。
他对马骥说，人民解放军已由陇东派出一部，沿着固原、李旺堡、海原等处，向中宁进发，宁夏形势也很严重。
马鸿逵说道：“我们的一部军队向兰州进援已被共军打回来了，哪里还有多余的力量再去救援呢？再说，宁夏又叫谁防守呢？你说说看。”
马骥情急无奈，便跪地哭求，流着泪说道：“老长官，我是拼着身家性命来求援军的，你若不答应我便跪地不走，死也不离开你的公馆。你无论如何也得派出一部援军，去解救兰州重围。你若见死不救，日后你有何颜面见蒋委员长呢？”
马鸿逵哈哈大笑，伸手拉起马骥，说道：“我说实话，你硬是不信。”
马骥仍坐地不起，连声哀求说道：“你答应了我就起身。你不答应我跪地不起，死也不起！”
马鸿逵经不主马骥的哀求，便随口欺骗他道：“你先回去吧，我和子寅已经决定，由子寅率八十一军前往兰州应援，叫兰州把准备工作做好。”马鸿逵既然已经答应出援，马骥不好再行耍赖，只得爬起身子，连声感谢而退。
马骥也看出马鸿逵不够诚心，除一面电告兰州做准备外，继续逗留在宁夏，等候马鸿宾部开拔。直到兰州解放，他才急忙由宁夏搭乘飞机逃往重庆。
宁夏的马鸿逵，过去在军事上曾与马步芳有过几次合作，远的如联合抗孙之战役，近的如1947年至1948年的陇东反共战役。
这中间，宁马兵团与青马兵团既联合又矛盾重重，钩心斗角，情况错综复杂。兰州战役前，宁马与青马由于争权夺利，二马公开反目成仇，其矛盾已经到达深不可解的地步。马鸿逵既然有心要让马步芳跌一个大跟头，他就不会真心出手相救了。
后来在蒋介石连电催促下，马鸿逵派出了马全良率部进兵到甘肃境内的兴仁堡徘徊观望，直到马步芳的八十二军在兰州战役中被击溃，马全良又急忙缩回宁夏去了。事后，马鸿逵幸灾乐祸地说道：“我就不信把他放不倒！”
25日凌晨二时，解放军对兰州的攻击开始了。这次攻势更为凶猛。攻击一开始，就在马登霄的阵地上炸开了一个大缺口，解放军从这个缺口像潮水般冲进阵地。这种出其不意的攻击，使守军措手不及，前线曾一度陷入混乱。马继援派出的骑兵，经过一阵冲杀后，才将局势稳定下来，双方形成尖锐对峙。
解放军打开这个正面缺口后，同时又利用战壕向东西阵地两翼迂回包围。他们在西侧后石崖上开凿出一条小道，部队趁着夜色从这条小道上去，潜伏到马登霄团指挥所洞口。天拂晓时，指挥所洞口阵地被解放军包围，战斗异常激烈。
马登霄团正处于危急的时刻，增援的军直属营工兵营和三五七师骑兵团赶到，解放军遭到内外夹击，包围才被解除，阵地转危为安。
天亮后不久，马振武从他的西关住处回到一九师师部，他命令师参谋长李少白和副官主任李生栋率领直属工兵连、特务连上山增援。
这支援兵在四坪墩一露头，前方解放军的炮火像急风暴雨般席卷而来。李少白只好命令部队就地隐蔽待命，命令传令兵去团指挥所联络。
不久，这名传令兵回来报告说：“指挥所让我们向东南方向增援！”李生栋率领部队向东南方向增援去了。但不到几分钟，前方传来消息：李生栋已中弹身亡了。
李少白带着恐惧的心情，冒着炮火向团指挥所跑去。子弹在他的周围像雨点似的落下。子弹落在地面上，冒起一股股白雾，像雨点落在水中激溅起的泡沫一样。李少白心想：“枪林弹雨。”这是写文章的形容词，今天真的身临其境了。
到了团指挥所的洞口，李少白看见卫生队正在搬运伤兵和尸体。还有几具士兵的尸体横躺在通道上。
李少白跑进指挥所，看见师长杨修戎正在向各阵地打电话，召集有关人员开会。团长马登霄也在旁边。
马登霄懊丧地说道：“我们团只剩下五百多人了！”因为五六九团伤亡过重，必须撤下去整顿，阵地由三五七师骑兵团、军直属工兵营、师直属特务工兵两个连接替。所以师长杨修戎在会上严令各部队要固守阵地，决不能后退一步。
二五七师政工处主任薛德邻，声色俱厉地说道：“我已经两次参加反冲锋了，我看士兵们冲锋得都很勇敢，但是有很多当官的却畏缩不前，不能带头，我们如果要守住沈家岭，必须要以冲锋打退敌人的冲锋。我们当官的，不论官大官小，今天一定要带头冲锋才行！”
他的这些话，激起了在场的几个军官的愤怒，他们不服气，认为他言过其实，同他争吵起来。
正在这时，炮弹纷纷落在指挥所的周围。一发炮弹，正好命中在洞口的营长马鸿永的身上，他顿时被炸得血肉模糊，当场毙命。李少白知道，此时，五六九团编制在内的三个营长，已经全部阵亡，前两个是在反冲锋时阵亡的。
这次战斗中，二四八师和骑兵团伤亡惨重。骑兵团团长马成宝在阵地内被击毙，士兵伤亡和被俘人数很多。
一九师五六九团，团长是马登霄，官长和士兵都是作过战的人员，是精锐之师，但因长途行军又连日修筑工事，官兵们都疲劳不堪，而解放军的进攻又异常凶猛顽强，后来，终于抵挡不住渐渐败退下来。
这日下午，阵地由杨修戎师接防。这个师多数是新兵新官，无作战经验，只是在阵地上乱跑乱冲，所以尸横遍野，死伤极为惨重。
解放军占领山头后，居高临下，好像驱赶羊群似的将他们往下围赶，败兵们便漫山遍野乱跑下来。
马步芳指挥部执法队带着红袖章，战刀、手枪出鞘督战，堵截士兵，硬是逼着他们往上冲，士兵们叫哭连声。
下午一点多钟左右，马继援在电话中询问沈家岭的情况。李少白在电话中回答道：“战斗很激烈，双方在不断冲杀中，现在看来，双方势均力敌还没有问题，到夜间就无法再守了。”
马继援说道：“知道了。”接着便挂断了电话。他的这种简短的回答，意味着兰州防御战已经无能为力，将要最后放弃了。
兰州攻防战日趋激烈的时候，坐镇在西宁的马步芳也是如坐针毡、寝食难安。从8月17日解放军包围兰州，并在东岗坡首先攻击算起，未及四日，整个兰州陷于大规模阵地战的海洋里了。到了23日晨，西线在大炮、机枪的轰击下，烟雾弥漫，解放军越来越猛，一九师渐渐不支。
韩得胜在皋兰山用望远镜看到狗娃山战线越缩越小，情况危急，即用电话报告马继援，建议迅速处理。马继援遂调杨修戎、马璋两个师驰往增援。
其时，南路进军的人民解放军王震部队，已自临洮直入临夏，骑兵军韩起功部闻风丧胆，不战自溃。
消息不断传来，马鸿逵的援兵又迟迟不至，马步芳束手无策，无法自救。他连电向国民党中央告急，要求速派大队空军助战，但也是久候不至。一筹莫展的马步芳，此时已有大厦即将倾覆的预感，他行坐不安，愤恨不已，顿足连声哀叹：“我对得起中央，中央对不起我！”
其时，陈纳德的航空一队曾驻西宁乐家湾机场，约有飞机十架，马步芳催促起飞作战，但连日阴雨，不能起飞。等到雨过天晴能够起飞时，兰州战事已近尾声，不能发挥什么效力了。
8月24日，逃到西宁的马步芳，在省府三爱堂召开了一次秘密会议，参加会议的有省党部主任委员马绍武、省政府秘书长高文远、总务处长马禄、财政厅长冶成荣、民政厅长马继融。马步芳和他这几个死党心腹，研究兰州撤退、防守青海问题。会议开了整整一个上午。
在开会间，韩起功来见马步芳。他面容灰青，精神颓丧，样子十分难看。马步芳没有传见他，只派传令兵出来在门口训斥了一顿。韩起功吓得瑟瑟颤抖，语不成声，竟跪地哭了起来。
对于韩起功的溃逃，马步芳极为震怒，他让传令兵痛责他失守河州之罪，并要求立即执行枪决。因为兰州之战正在紧张之际，众人怕引起军队震动，马绍武、冶成荣等群起求情，马步芳遂命令卫士将韩起功送往省警察局管押。韩起功呜呜大哭一场，乖乖地到看守所去了。
兰州战役开始之后，马步芳所谓的子弟兵伤员也陆续转运到青海治疗，这些人沿途乱闯，到处要钱要物，寻找药品疗伤，全如一群饿狼。有些重伤员，挣扎不起，便倒毙在途中了。
从河州溃逃回的骑兵军士兵，有的将枪、战马作价换取沿途路费；有的则荷枪骑马，纠合同伙拦路抢劫。百姓们恨透了马步芳，估计马步芳倒霉逃跑的日子不会远了。当时，西宁在社会上流传着这样的花儿：“一双袜子一双鞋，马步芳去了再不来。”乱兵们也唱着这样的花儿，可见军心、民心都不稳了。
24日，长官公署转移到黄河以北的庙滩子办公，接着副长官刘任首先率部西逃。在黄河以北布防的国民党一二军周嘉彬部及九十一军黄祖勋部，亦相跟着逃入河西走廊。
25日下午，马继援在九间楼召集马绍武、谭呈祥、杨修戎、马璋、韩得胜等人，举行紧急军事会议。马步援以宁夏兵团增援无望、临夏老巢已被占领为由发布了全线撤退的命令。
25日，是兰州战役的最后一天，这一天的战况也最激烈。这一日，连日阴雨初晴，天空湛蓝晴朗、万里无云。但是，在沈家岭上却炮声隆隆，烟尘滚滚，解放军的攻势越来越勇猛。
一九师和杨修戎师、马璋师，在沈家岭和狗娃山遭到解放军的迂回包围，情势更加严重。各部所扼守的据点已先后被突破，缺口愈来愈大。这时，各部的预备部队早已用完，但前方急需援兵。
李少白从望远镜中看到，右翼的狗娃山和左翼的东岗坡、三台阁都和他们一样处在硝烟弥漫之中，受到火力牵制，无法进行增援。防守部队的军官们都希望来几架飞机，在解放军的阵地上轰炸一下，也能助助威，让他们喘一口气。后来，飞机终于盼来了，但只有一架。令李少白等人失望的是，飞机在高空中嗡嗡的盘旋了几圈，没投一枚炸弹就飞走了。
到了下午，马继援已决定放弃兰州逃跑，就不再向山上增援了。
到太阳快落山的时候，解放军的攻势更加猛烈。沈家岭的防守部队已失去还击能力，各处阵地已被解放军分割包围，各阵地间的电话线路早已中断，互相不明战况。各阵地间短兵相接，呈现出一片混战厮杀的局面。
这时，李少白和杨修戎等在最后一道阵地上督战。李少白看到右前方有一个班的兵力冲锋过来，前面一个战士举着一面红旗，红旗在晚霞中如一团飞动的明亮火焰。接着各阵地的解放军也都发起了冲锋，冲锋号声震撼大地。马部士兵纷纷放弃阵地向后逃跑。
李少白和杨修戎也趁机跟着士兵一块逃出阵地，沿着公路向坪下逃跑。李少白回头看看周围，跟着他逃跑的士兵已是寥寥无几了。
这时，约有一个班的兵力跟在红旗后面冲锋，他们并没有向逃兵射击，而是奔向坪上的前沿阵地，奋勇前进。接着，各据点都已插上了红旗，无数面红旗在晚风中缓缓飘扬，无比辉煌、壮丽。李少白知道，胜利已属于解放军了。
李少白奔跑到师部门口，只见传令兵牵着两匹马，已在那里等候。传令兵说道：“师部已经走了，师长在庙滩子军部，参谋长你快上马过铁桥。”
这时，已近黄昏，街灯已经亮了，但街上看不到一个行人。他只看见一颗火红的天狼星，在西部的天空里闪烁着红色怪异的光芒。
李少白与传令兵骑马跑到桥门街，看见警亭下的警察仍然站在那里执勤，从东面街道退下来的二四八师的散兵，像潮水一样涌进桥门街。铁桥上人马、车辆拥挤在一起，像一条浑浊的河流，向桥北涌动过去。
李少白打马过桥之后，发现马褡子上捎带的一个中号茶缸只剩下一个把子，过桥队伍的拥挤情况由此可见了。
8月26日凌晨五时左右，人民解放军在雷霆万钧的排山倒海的炮火掩护下，向东线的皋兰山巅阵地发动了总攻击。
在东岗坡，一师谭呈祥团的防线一带，也是炮火密集，烟幕弹的浓烟罩盖了大地。
到了午后，李长福听到阵地上还击的枪声慢慢消失了下去，二四八师谭腾蛟团防线的山腰里是尸横遍野。这些反冲锋的骑兵全被解放军的炮火击毙在山腰洼地上，而解放军的迫击炮弹仍然一刻不停地发射过来，阵地上成了一片火海。
其时，二四八师的前沿阵地，已被强大的炮火摧毁，防守部队绝大部分都已覆灭在战壕之内。二四八师副师长张锡珍在土地庙旁的工事内，打电话询问前方的战况，一发炮弹在工事前爆炸，通讯线路被炸断。韩得胜的副官马德福前来报告说，解放军的红旗已插遍了前沿阵地，张锡珍吓得急呼随从人员备马，准备上马撤退。
黄昏之前，师长韩得胜命令李长福，将师部官佐的乘马调上山来。师部的人员听到了叫乘马上山的消息，于是立即徒步下山逃窜，在半道上接了自己的马匹，骑上马逃得无影无踪了。
师部里只剩下一个无马的李长福，他看见前方的残余部队，纷纷溃逃下来，士兵们争先恐后，惊慌逃窜，其情状确如漏网之鱼、丧家之犬。
李长福也在慌乱中逃下了山坡，经城南跑到了桥门街中。这时满街道都是溃逃的败兵，人马冲撞，自相践踏，到处都是跌倒和被撞翻的人马。警亭前，尚堆集着不少砂袋，李长福知道这是准备巷战用的，但已经没有用了。红日西沉，苍烟落照，黄河岸边的金城关沉浸在一片令人惊心动魄的血色之中。
这时，四墩坪一带高处的机枪，向铁桥方向扫射过来，桥上停着两辆被打坏的装满物资、银元的汽车，阻挡了士兵的顺利通行，银元在桥上散落一地，但士兵们也无心捡拾银元了。汇集在桥南的散兵，似海潮漩涡一样涌动着。有的见过桥无望，即掉头向城内奔跑，有的则被人流推挤着跌进了黄河。
李长福紧抓着桥梁边沿的栏杆，冲过了桥头，这时已经是深夜十二点钟了。李长福过桥后，躲在一道土墙根脚下，想休息一下继续再跑。
桥南城内的枪声，还是的响个不停。黄河水面，每飞过来一次红绿信号弹，照亮了水面，接着就是机枪的扫射。李长福静待机枪停射时再逃跑，但机枪却一直扫射不停。
大约半个小时后，李长福发现副师长张锡珍也卧伏在不远处。李长福问他，还有什么办法挽救残局。张锡珍说道：“不谈什么挽救，已经溃不成军了，我们唯一的出路就是逃命！”
铁桥南的散兵们，越聚越多。桥北岸的散兵们不顾河南岸机枪的扫射，拼命在公路上乱跑，有不少人中弹毙命，负伤倒地的则痛苦呻吟呼救，但无一人赶来救援。铁桥北头，军指挥部的人喊着某部走某路，但散兵们丧魂落魄，神志错乱，狂躁奔跑，已经不听从指挥了。
到了晚上十一点钟，去二四八师运送补给的马占芳从五泉山乘车到东教场，他急忙告诉冶建林，部队已经开始退却了。于是，冶建林与四三兵站支部长马全吉，各乘一辆汽车，火速往黄河北开去，因为八十二军指挥部已迁至河北庙滩子。剩下的部分补给单位的人员，在东教场已被解放军俘虏。
冶建林与支部长马全吉到了铁桥北岸的金城关，就看着军指挥部的领导人坐着一辆黄漆吉普车，从庙滩子军部上来。一个传令兵站在警察亭子上大声喊道：“一九师往上上，二四八师往下下……”当时，马继援、谭呈祥、马振武、杨修戎等人，都在周围观看。
冶建林从金城关朝铁桥对岸观望，只见人马拥挤，一片混乱，汽车被挤在人马中间，只管鸣号，但不能开动。冶建林心想，真是败兵如山倒，他没有见过比这更惨烈的情景了。
忽然间，桥头南面城楼上的机枪，猛烈向北岸射击，子弹击在关墙砖上，溅起一串串火星。吓得几个头头再也不敢喊，灰溜溜地坐着吉普车往西开走了。
冶建林和马全吉亦坐上汽车相跟着，往西开去。到了徐家湾，军指挥部的车辆已经开进了山口，而对岸的解放军已用机枪封锁住了公路。机枪不断射击，汽车无法通过，只好又转而东下，到了金城关。冶建林望见对岸的五泉山上升起的解放军的照明弹，将整个兰州城照得雪亮。杂乱的奔跑队伍，在地上投下斑驳的身影。
解放军很快控制住了铁桥南头，二四八师和一师全部解放军围圈在兰州城里了。只有马步芳的一九师的部分残兵败将和杨修戎的部分官兵跑过了铁桥。
兰州城里发生了激烈的巷战，情急之下，二四八师和一百师的部分骑兵在雁滩骑马泅渡黄河，大部分人马被急流溺毙，只有少数会水的骑兵渡过了黄河，进入了北山，向永登逃窜。
冶建林乘车到了靖远县城，天刚亮时，宁夏兵团的救援部队也刚到达靖远县。这时，兰州战役已经完全结束，这支迟到的援军已是无用，冶建林也未与他们联系，早饭后又急忙转道往西，去追赶军指挥部人员。
8月25日的黄昏时分，李少白和师部传令兵骑马到了庙滩子军部。李少白看见，在马继援住过的两间屋子里，坐满了军官，赵遂、马振武也在其中。他们都默默地坐着，很少有人讲话。房子里堆放着许多大西瓜、小白兰瓜，但没有一个人吃瓜。马振武看见李少白进来便低声问道：“退下来的人多吧？”
李少白回答道：“不多。”
马振武自言自语地说道：“死有余辜！”
李少白知道，这不是责备别人，而是责备他自己。自从军队退到兰州以后，他每夜都住在自己的家里，从未到过师部。这日下午马继援下达退却的口头命令时，叫他先把五六八团撤下来，在铁桥北占领阵地，掩护大部队退却，但是他没能这样做。现在，他可能因未尽到职责而忏悔了。
马继援与军部人员，在这日下午离开庙滩子到永登去了。他留下赵遂，给了他特殊任务，那就是部队过河后，叫他负责将铁桥炸掉。他们已在铁桥头绑好了四吨炸药，准备炸桥，桥头有人随时向他们报告过桥的情况。
到了晚上十点钟，可口附近的兰新公路与兰青公路已被对岸解放军的火力封锁，人马无法通过，由这条公路逃跑的军部及二四八师残部只得退入山沟，转道北往永登。这时候，铁桥附近尚未听到枪声。
解放军先头部队到达桥头时，约在26日凌晨。当时有人从桥头回来，向赵遂报告说道：“桥的左面是人马尸体，横七竖八，右面停满了汽车，这些汽车大半是第七补给区的，车上装的都是炸药。有一发炮弹命中了汽车，引起大火，满天通红，同时有一挺机枪，从桥头的右侧猛烈向桥上射击，从桥门街过来的散兵有的又调头往回跑，有的则冒着炮火向桥上冲，被打死的很多，没被打死的侥幸过了桥……”
李少白心想，他过桥时这挺机枪在朝桥头射击，在枪口火焰的照明下，射手的脸他看得清清楚楚，只要有人打一枪就可消灭掉，但是没有人敢放一枪。自从马继援退却的命令一下，实际上就是各自忙着逃命，谁也不听谁的指挥了。
马振武听了这个目击者的报告，他叫五六八团团长马耀武在白塔山占领险要阵地，掩护通过铁桥退却的人马。他知道一师从东岗坡到桥头有二十多华里，这个师在退却中遭到解放军的截击和包围，一部分从铁桥逃了过来，也有一部分从黄河泅水过河，被淹死的不少。剩下的人在城中被解放军俘虏了。
此时，桥头已被解放军控制住了，再也没有人马逃过铁桥了。马振武与赵遂他俩商量，决定不再炸桥。因为大势已去，就是炸了也阻挡不了解放军大军的过河；不炸，还可以留给冒险过桥的人一条退路。
这时，兰新公路早已不通，他们决定取道景阳川到永登。一行人十分狼狈的走出庙滩子。李少白看见黄河宽阔的水流，在星光照耀下依旧奔流咆哮，涛声如雷，让人惊心动魄。李少白心想，新时代的潮流，也如这滚滚东去的黄河一样，没有人能阻挡他的脚步了。
李少白后来回忆说：“在沈家岭战斗，从8月23日凌晨二时到晚八时，激战共十八小时，参加兵力有五六九团（四个营）三千四百人，三五七师骑兵团七百人，军直属工兵营七百人，一九师直属特务、工兵两个连七百人，共计六千五百人。五六九团撤出阵地后，经在山下清点，只剩八百人，伤亡二千六百多人。”
由此可见，沈家岭战斗的激烈与残酷。兰州战役后，谭呈祥、马步銮诿罪于马振武，叫嚣枪毙马振武，继而又诿过于韩起功与马英，叫嚣枪毙他俩。他们互相指责攻击，甚至动起武来。但马步芳只将处决韩起功的手令交给秘书长高文远处理，对他的亲信马振武、马英未加责处。