国民党在西北地区的总兵力约40万人，分布于西北5省，其中西安绥靖公署主任胡宗南部14个军13万人，主力布防陕中及渭水流域;青宁“二马”(即西北军政长官公署代理长官青海马步芳部、副长官宁夏马鸿逵部)等共5个军14万人，分别驻防甘肃、青海、宁夏3省。青宁“二马”为保住甘、青、宁老巢，纠集青马“陇东”、“陇南”和宁马“援陕”3个兵团，在马步芳之子马继援统一指挥下，联合胡宗南部5个军共20余万人，在宝鸡地区大举反扑。6月下旬，一野将企图反扑西安之胡、马联军1.3万余人歼灭。陕中战役解放西安和陕中广大地区，歼敌共3.5万余人，为聚歼胡宗南集团创造了良机。随后，一野于7月对胡宗南部发起总攻，经过扶风郿县战役，共歼灭胡宗南部4个军4.3万人，解放了8座县城和八百里秦川西部广大地区，造成西进歼灭青宁“二马”的有利态势，使西北战场的形势发生根本变化，从而加速了解放大西北的进程。
8月下旬兰州解放后，王震率领第一兵团向青海进军，于9月5日解放西宁。王震即宣布第一军留驻青海，第二军经甘肃河西，准备向新疆挺进。为防止敌人退至新疆带来后患，9月中旬，一野发起甘肃河西战役。第二兵团在许光达、王世泰的率领下，沿兰新公路向河西走廊进军。王震率第一兵团第二军由西宁北进，翻越海拔4000多米高的祁连山，以惊人的毅力，战胜风雪严寒，直插甘肃北部，于9月20日与第二兵团在张掖会师。几路大军日夜兼程，沿途克服重重困难，挥戈西进，席卷河西走廊。当第一兵团沿着河西走廊西进时，王震豪情满怀地赋诗一首：“白云罩祁连，乌云盖山巅，草原秋风狂，凯歌进新疆。”
兰州、西宁解放后，国民党新疆警备总司令陶峙岳于9月23日派第八补给区司令曾震五到酒泉，同解放军进行试探性的谈判。曾震五会见王震时，表示接受解放军的和平条件。同时在曾震五的劝说下，国民党西北军政长官公署副参谋长彭铭鼎、河西警备总司令参谋长汤祖坛等率国民党西北残部3万人，于24日在酒泉起义，接受人民解放军改编。当晚，传达王震的命令：驻高台、酒泉一带的国民党军队原地待命，听候改编，并确保玉门油矿的安全。27日，王震、许光达等率领第一、二兵团进驻酒泉，直接领导起义部队的接收改编工作。
第一兵团进入河西重镇酒泉后，继而攻占嘉峪关外的玉门，接管了玉门油矿。接着占领安西、敦煌。河西追歼战，历时19天，行程1600公里，共歼敌和改编国民党军4.1万人，直叩新疆大门。至此，青海、宁夏、甘肃3省全部解放。第一野战军前委完成了进军新疆的部署，新疆和平解放指日可待。
新疆和平解放
在大军压境下，国民党新疆军政当局内部分化加剧，形成两派：一派是以陶峙岳为代表的爱国力量，包括新疆省政府主席包尔汉、新疆省政府秘书长刘孟纯、新疆警备副司令兼南疆警备司令赵锡光、新疆警备司令部参谋长陶晋初等，主张和平谈判，接受中共提出的和平方案;另一派是反动势力，内有整编第78师师长叶成、整编骑兵第1师师长马呈祥、整编第78师179旅旅长罗恕人、原阿山专员乌斯满等，反对和平谈判，坚决与人民为敌。
鉴于原国民党西北军政公署长官兼新疆省政府主席张治中在新疆有较大的影响，早些时候，毛泽东、周恩来于5月初委托留在北平(今北京)的国民党和谈首席代表张治中经绥远向新疆转发电报，劝导陶峙岳、包尔汉?沙赫德拉等。努力维持新疆政局稳定，适时走和平起义的道路。据此，7月间，包尔汉和刘孟纯、屈武等就一起商量并同意和平解放新疆。8月，陶峙岳在焉耆与赵锡光密商率领部队起义之事，商定起义成功之后，部队如数交解放军。这些行动，给新疆和平解放带来了极为有利的契机。
在一野加速西进的同时，为促成新疆和平解放，中共中央委派正在苏联的邓力群为中共中央联络员，于8月中旬由莫斯科抵达新疆伊犁，同三区革命领导人会见，传达中共中央的关怀和指示，并邀请包括三区在内的新疆各方面派遣代表出席即将在北平召开的新政协会议。邓迅速架设电台，沟通了三区与中共中央、一野之间的直接通讯联系。9月初，陶峙岳和包尔汉?沙赫德拉等开会讨论和平起义问题，表示“一致同意接受我方和平条件”，并“保证对我不做任何抵抗，让我和平接受，他们正做接交的准备。”
