三大战役胜利结束
1949年1月，经过辽沈、淮海、平津三大战役后，解放战争的形势发生了根本性变化，长江中下游以北的广阔区域和超过2亿人口解放，战线推进至长江北岸；解放军的总兵力增至358万人，国民党总兵力仅剩204万人，其中能用于机动作战兵力仅146万人。4月21日发布《向全国进军的命令》，号召全军“奋勇前进，坚决、彻底、干净、全部地歼灭中国境内一切敢于抵抗的国民党反动派，解放全国人民，保卫中国领土主权的独立和完整。”
西北野战军司令彭德怀
国民党军在西北仍有40万残军
彭德怀率领的西北野战军也奉命向陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等省进军。当时，这些省份的国民党军还有25个军61个师约40万人，其中，势力最大的是西安绥靖公署主任胡宗南统领的13个军33个师共17万人，属于嫡系中央军部队，但在与西北野战军的长期较量中损失很大，不少部队缺编严重。
此外，还有青海省主席马步芳、宁夏省主席马鸿逵等地方军阀，掌握着8个军24个师14万人，这些部队在解放战争期间尚未遭到打击，因此十分猖狂；国民党当局趁机以西北军长长官公署主任、甘肃省主席等职位为诱饵，吸引这些部队向兰州、西安等地集结，将来与西北野战军决战。
兰州解放
解决胡宗南后直取兰州
要解放大西北，必须首先击退盘踞关中的胡宗南部，然后全歼气焰嚣张的马鸿逵、马步芳部。胡宗南部本就无心再战，在西北野战军凌厉攻势下，很快便放弃所有地盘，翻越秦岭撤进了四川境内，后来被入川作战的刘伯承、邓小平部全歼。西北野战军乘胜向陇东地区进军，不久就兵临甘肃省会兰州城下，这里也是国民党当局在西北统治的中心。
该城三面环山，北临黄河，外围又构筑着永备型工事，因此西北野战军在8月21日首次进攻时竟然铩羽而归。负责防守兰州的马继援是马步芳的长子，向其父报告战况时疯狂叫嚣：“彭德怀已在我们脚下碰得头破血流！初战证明，兰州的命运乃至西北的命运稳操在我们手里！”
新疆驻军通电宣布起义
但8月25日，吸取教训的西北野战军就再度发动猛攻，经过连续2天的艰苦攻坚和激烈巷战，最后成功解放兰州城，全歼守军27000余人，缴获山炮、迫击炮100余门、骡马2400余匹、汽车40余辆及大批军用物资。兰州解放次日，西北野战军分路向青海、宁夏和甘肃河西地区追歼残敌，迅速解放青海、宁夏两省。
不久，又在河西的张掖、玉门一带全歼敌第91军、第120军等部4万残兵，并抵近新疆大门。9月27日，新疆警备司令陶峙岳、省主席包尔汉等人率领国民党新疆驻军7万余人通电起义，与国民党当局断绝关系，新疆宣告和平解放。
10月10日，西北野战军第1兵团司令王震率所部10万大军从河西走廊的酒泉、玉门、安西等地分别以空运、车运和步行等方式向新疆进军，经过连续6个月跋涉，最后成功进驻新疆各个重镇和军事要地，西北全境宣布解放。