宜川城防是阎锡山时代请英、美、日、法多国军事顾问设计的，胡宗南又派出多位军事专家对其进行精心改造、加固起来。守卫宜川的是国民党整编第二十四旅旅长张汉初部，上任之后，几乎每天都要派两三百名民夫配合部队在城外修筑外壕。外壕的深、宽一拓再拓，都在四米以上，还将东门外的河水引入城内，一来是当做防御措施，二者也是防止被围困时断了水源。在重点防御地域的凤翅山和七郎山半山腰，除了悬崖峭壁处外，各处都延设了鹿砦、铁丝网和大量的地雷。
围宜打援的准备在悄悄地进行着。许光达部已对宜川实行了包围，第一、第四两个纵队进入到了指定位置，王震所率第二纵队也在前一天强渡了黄河禹门口，正向宜川以南的圪台街运动。
许光达按野司的指示，命令各部队突然向宜川城防发起猛攻。一会儿，独二旅旅长张开基报告，城墙口子炸开了，一个营正准备进攻。
“打得好！”许光达表扬一句，但同时命令，“一个就够了，不许再开口子，也不许进口子，就在口子附近猛打，组织好掩护部队，打10分钟就撤一次，其他方向还要打猛些！”
张汉初不敢怠慢，立即向胡宗南求援，因对清涧增援不力而“撤职留任”的整编二十九军军长刘戡，奉胡宗南之命，亲率两个整编师4个旅共2.4万多人，沿洛、宜公路，奔宜川而来。
张汉初呼叫刘戡，刘戡拒不回复，只好改频直呼胡宗南：“胡先生，共军攻打宜川的部队绝非两个旅！起码是三个纵队！我军伤亡甚大，太子山、外七郎山、老虎山阵地均已丢失，宜川城危在旦夕，务必火速增援！”
绥署参谋长盛文觉得情报有误，说：“不可能吧！空军的情报应该是准确的！”
“准个屁！”胡宗南十分不悦，“几次误事不都是他们在天上看走了眼。我告诉你，宜川丢不得！宜川要是一丢，西安的麻烦就大了！”
“假如其中有诈，援兵贸然一动，共军在半路上来一下子，我们的麻烦就大了。围点打援可是彭德怀的老把戏呀。”盛文提醒胡宗南谨防彭德怀的伏击。
胡宗南仍坚持己见：“这种时候你就不要‘假如’、‘可能’了。彭部共军三分之一是游击队编成的，现在有三个纵队攻打宜川，还有一个纵队远在河东，他拿什么兵力来打援？”
这样，彭德怀在瓦子街设置的“口袋”就这样装进了一个整编九十师、整编二十七师和整编二十九军军部。敌二十七师师长王应尊是硬着头皮，刘戡是闭着眼睛，而九十师的师长李明，则是稀里糊涂。
援军一到瓦子街便遭到我军迎头痛击。小小瓦子街，突然变成一个数万人的搏杀场，一时间杀得难分，而此时，野司作战参谋报告：“三纵电报！”彭德怀以为是宜川攻城出了问题。
“念！”彭德怀等待着。参谋念道：“守敌目前已无力接应，我克宜在即，可于城南抽出部分兵力增援阻击部队的弹性纵深，请指示。许光达。”彭德怀脸上露出了笑容：“复电同意！”
围城第七天下午，彭德怀终于把瓦子街“口袋”中的敌人如数歼灭。他打电话给许光达：“怎么样啊？可以了吗？”
许光达答复：“问题不大！”
彭德怀下令：“拂晓开始吧。”
总攻击令下达了，攻城的口子也是现成的，攻城只是个时间问题了。上午10点，宜川城中的枪炮平息了，许光达带着警卫部队进了城。
宜川战役结束之后，许光达奉命率部追击南逃之敌。敌十七师在师长何文鼎的带领下，开始时沿咸榆公路南逃。当逃到离洛川三十华里的交河口时，得到情报，说交河口到铜川公路两侧高地均为解放军占领，遂改道前进。为安全起见，他又裹胁了2000多名老百姓，以便遇到解放军堵截时用来当挡箭牌。
许光达率领部队追了一天一夜，终于追上敌人了。三纵第十九团与敌人的警戒部队接火，敌人惊恐万状，以为解放军大部队来了。被敌人裹胁来的老百姓听见枪声，东躲西藏。百姓与敌人搅在一起，我军的进攻受到限制，但战斗还是很快就结束了。
这场追击战的结果是：三纵歼敌六十一旅一八二团、四十八旅一四四团、十七师师部及其野炮营，共3000余人，解救出百姓2000多人。何文鼎逃回西安，被免职了。
第二天，三纵开战评会，贺龙到会。在会上，许光达没有讲战绩，而是讲了这次追击中的几条失误。许光达说：“首先是战术思想不对头，老觉得白天不好攻击，要等晚上打。这是传统的游击战术，在大兵团作战的今天，非改变不可！”许光达第一次明确地提出“大兵团”的概念，也是第一次明确对传统游击战术提出了质疑。
1949年2月2日，中国人民解放军进行统一整编，西北野战军整编为第一野战军，第一、第二、第三、第四、第六纵队整编为第一、第二、第三、第四、第六军。许光达被任命为第三军军长，辖第七、第八两师。
4个月后，第一野战军，又以一军、二军、七军组成第一兵团，王震为司令员兼政委；又以三军、四军、六军组成第二兵团，许光达为司令员，王世泰为政委。
兵团成立之前，许光达率三军参加了1949年春季攻势和陕中战役。在扶郿战役胜利结束之后，又与第六十三军及一兵团组成左翼兵团，配合第十九兵团追歼向陇东败逃的马鸿逵和马步芳部。
1949年8月20日，许光达率第二兵团来到皋兰山下。西北野战军司令部决定：以许光达第二兵团3个军和第十九兵团的两个军兵分两路进攻兰州；由第一兵团和第六十二军突破敌人的右翼，向青海的马匪老窝迂回，以动摇军心，并且拦阻、歼灭从兰州败逃的敌军，而后，西渡黄河，直下西宁；另外，以十九兵团的六十四军在固原阻击来援的马家军；以第十八兵团(欠第六十二军)及第七军等3个军，沿川陕公路前进，以钳制胡宗南的部队。
兰州战役在大西北是一仗定乾坤。消灭了胡马，就可以兰州为中心，纵横驰骋，青海、甘肃、新疆的解放就指日可待了。
兰州是国民党西北军政长官公署所在地。在地理上扼守青海、河西走廊、新疆及宁夏，也是国民党在西北的军事政治中心。
此时的蒋介石把指挥西北的大权交给了马步芳。为了配合马步芳，蒋介石又任命马鸿逵为甘肃省主席，以稳定西北的局势。
马步芳此人狂妄自大，妄图凭借兰州背山靠水的险要地形与坚固的工事，吸引我军于兰州周围，待机消灭。
为达到消灭我军的目的，马步芳命靖远的马鸿逵第八十一军切断我军的补给线，令驻守黄河北岸的第九十一军、第一二○军从左右两翼包抄，内外夹攻，妄图一举吃掉我军。
马步芳摆出一副“挽狂澜于即倒，定乾坤于西北”的姿态。并口出狂言：“我要拿下西安，杀出潼关，砥定中原，占领全国。”
马步芳严令各部：“誓与兰州共存亡，活着是阵地，死了是你的墓场。”为了收买军心，马步芳又发给每个士兵3块银元，让士兵为他卖命。
1949年8月21日，第二兵团的第三、四、六军共三个军分别向马家山、营盘岭、沈家岭发起了进攻，想一下子砸开这锁住兰州的三把锁。
激战进行了一天，没有夺下一块阵地，却造成了极大的伤亡。要知道这是皋兰山上的三个据点。它环抱全城，峰峦高耸，险障迭起，是兰州的天然屏障。满山都是国民党军修筑起来的永久性工事，有“攻不破的铁城”之称。
许光达组织三个军的师以上干部检讨失败的教训，得出两个字：“轻敌！”许光达说：“责任由我们兵团领导承担，下面轻敌，是我们领导感染的！了不得了，扶郿战役一下子吃掉胡宗南四五万人，他马步芳算老几，尽吹大牛！老觉得姓马的守兰州是做做样子，草草潦潦就给部队下攻击令，怕失去战机。我们向野司如实反映情况，老老实实做检讨。”
检讨报告打到野司彭德怀那里。彭德怀发来了指示电：总攻推迟，两个攻城兵团用三天时间搞好克服轻敌思想的动员。许光达认真执行彭德怀的指示，经过动员，指战员们统一了思想，整装待发。
25日拂晓，大战间隔中的兰州城一片寂静。许光达站在阿干镇兵团指挥部的山上，抬腕看了一眼表，正好4点30分，他转身走进指挥部，平静地说：“可以开始了。”
战斗进行得异常激烈，但也很顺利。四军十一师攻占了沈家岭，十师攻克了狗娃山，六军占领了南山要点营盘岭，六十三军已攻克窦家山，六十五军占领机场以南制高点马家山。
这时守城敌人的指挥大权，实际上在马步芳的儿子马继援手上，马步芳在前一天就飞往西宁去了。马继援也要走了，让副参谋长彭铭鼎指挥。
彭铭鼎可不想当替死鬼，三十六计，走为上！他传令：“派兵增援北塔山，加固工事，不惜代价，保护铁桥！”
“看样子敌人要死守？”作战参谋提醒许光达。
许光达一挥手：“不，敌人要跑！死守是假象。铁桥是他们惟一的逃路！”许光达命令：“三军马上攻击，抢占西关，控制铁桥，截断敌人退路！”
总攻开始了，十九团八连冲在最前面，夺下了北城门楼。此时，敌人已开始溃逃，铁桥上挤满了敌人的步兵、骑兵和汽车。战士们冲入敌群，与敌人展开了肉搏战，敌人被打得人仰马翻，纷纷倒毙。
彭铭鼎眼看大势已去，被迫宣布起义。
王世泰对许光达说：“得通知部队，严格纪律，特别是对待回民，要讲民族政策！”
许光达说：“好！我们进城看看！”许、王率兵团机关进入兰州城时，还时闻有枪声。