从8月9日起，第一野战军3路大军边打边向西挺进。由于长途行军，地广人稀，又逢雨季道路泥泞，粮食、鞋袜以及弹药接济不上，给部队带来许多困难。缴获的粮食没有时间磨面，只能煮麦粒为食。加上部队不适应西北高原气候，长时间露宿荒野、街头，不少人患上感冒、痢疾、疟疾等疾病。但广大指战员不为困难所惧，不为环境所屈，奋力前进。杨得志、李志民率领的右路第19兵团于19日进至兰州东南25公里的定远镇以东地区，并攻占了猪咀岭、张中店；许光达、王世泰率领的中路第2兵团于同日占领兰州城南20公里的阿干镇及9条路口，按计划抵进兰州城西、城南；王震率领的左路第1兵团和62军逼近临夏，钳制青马；周士第率领的第18兵团和7军在宝鸡、天水地区围困胡宗南残部，以配合兰州战役行动。
在广州参加完会议的马步芳急赴兰州，对会战作了精心部署，押上了自己的全部血本。用其精锐82军所属的3个师分别守卫兰州南山三大主阵地。以100师和青海保安一团守卫东面的马家山一线，以248师守卫正南的皋兰山，以190师守卫沈家岭、狗娃山。以129军的两个师为预备队，将新1师部署在东面的拱星墩，为100师的预备队，将357师部署在兰州西关七里河，用于支援沈家岭的190师，一个全美式装备的榴弹炮营配置于东教场，甘肃保安部队的3个团驻守东岗及城内，总兵力5万人。以陇南兵团91、120军和宁马81军，共3万余人，配置在兰州东北靖远、景泰及打拉池地区，以保障兰州左翼安全，并相机从侧面袭击解放军；以新编的韩起功之骑兵军约2万人，以临夏为基地，保障巩固兰州右翼安全，并把守青海的大门。
