(一)扶眉战役
　　1949年5月23日，中央军委在关于向全国进军的战略部署中，确定第一野战军的任务是：向西北进军，消灭西北地区之敌，解放并经营陕、甘、宁、青、新5省。要求年底前占领甘肃、宁夏、青海。然后兵分两路，一路由彭德怀率领转战西北，解放并经营新疆；一路由贺龙率领入川，配合第二野战军解放川、黔、康诸省。这样，消灭胡宗南集团和青宁“二马”，解放大西北5省的重任，落在了彭德怀指挥的第一野战军肩上。
　　6月中旬至7月初，第十九、十八兵团先后取道禹门口、风陵渡，进到西安、咸阳、三原地区。西北、华北兄弟部队胜利会师关中。此时，原属中国人民解放军总部直辖的第十八、第十九兵团改隶属于第一野战军(总兵力已达40万人)。而西北地区国民党军的总兵力还有30多万人。敌我双方相比，野战军兵力仅占相对优势而不是绝对优势。因此必须把胡、马两部分割开来，集中兵力一个一个地歼灭。国民党西安“绥靖公署”主任胡宗南和西北军政长官公署代长官马步芳、副长官马鸿逵所部共9个军15万人，联合向进驻西安、咸阳地区的人民解放军第一野战军反扑受挫后，被迫西撤，转入防御。胡宗南部第十八兵团之第六十五、第三十八军位于扶风以南、渭河以北的陇海铁路两侧；第三十六、第九十军分别位于渭河以南的眉县、金渠镇、槐芽、哑柏镇地区；马步芳部之陇南兵团第一一九军位于武功至扶风一线，其第八十二、第一二九军位于长武、彬县、永寿地区；马鸿逵部之援陕兵团第十一、第一二八军位于崔木镇、麟游地区。企图建立作战联盟，凭借有利地形，阻止解放军西进。
　　第一野战军司令员兼政治委员彭德怀为贯彻中共中央军委关于解放大西北的战略部署和先牵“马”打“胡”，后牵“胡”打“马”的方针，决定以1个兵团钳制“二马”，集中3个兵团歼灭胡宗南部主力于扶(风)眉(县)地区，迫使其残部退守汉中，孤立“二马”。其部署是：以第十九兵团并指挥骑兵第2旅由三原进至乾县、礼泉地区，钳制“二马”；以第二兵团由礼泉经乾县、青化迂回至益店、罗局镇，切断武功、扶风地区守军西逃退路，尔后向午井、扶风发展进攻；以第十八兵团(欠第六十一军)附第七军由兴平沿渭河北岸西进，歼灭武功、杏林一带之守军后，向午井发展攻击；以第一兵团(欠第七军)由户县西进，攻占周至与眉县，并策应渭河北岸解放军作战，尔后向宝鸡发展进攻；以第六十一军警备西安，并向子午镇方向挺进，掩护主力翼侧安全。
　　7月11日，第一野战军务兵团按预定计划发起进攻。第十九兵团先行进入阻击地域；第二兵团西渡漆水河，经长途急行军，迂回至守军侧背，12日攻克罗局镇、午井、高王寺和眉县车站，切断胡宗南部西逃退路；第十八兵团占领武功后，继续攻击前进，午夜进至罗局镇一带。胡宗南部第六十五、第三十八军及马步芳部之陇南兵团第一一九军发觉被围，急向宝鸡撤退。第二兵团与第十八兵团密切协同，猛烈突击，将国民党军3个军压缩在午井以西、罗局镇以东的渭河滩上。被围守军多次突围未成。与此同时，第1兵团沿渭河南岸、西(安)益(门)公路西进，歼灭胡宗南部第九十军主力后，于12日中午占领眉县，完成了对渭河以北国民党军3个军的战役包围。15时，第一野战军各兵团发起总攻，经5小时鏖战，全歼被围的国民党军。接着，第一野战军主力乘胜西进，至14日，相继攻占蔡家坡、岐山、益门镇、凤翔与宝鸡等城镇。退守永寿、彬县等地的马步芳、马鸿逵部，见胡宗南在关中的主力迅速被歼，未敢增援，旋即后撤，战役结束。
　　扶眉战役经4天战斗，共歼敌4个军4.3万余人，解放扶风、眉县、风翔、宝鸡等8座县城，控制了秦岭以北广大地区。胡宗南主力被重创，残部退守秦岭，陷入“泥菩萨过河——自身难保”的境地。青宁“二马”为保存实力，继续往西撤退至平凉地区。胡马之作战联盟实际已被粉碎，“二马”彻底孤立。
　　(二)兰州战役
　　1949年7月扶眉战役后，国民党西安“绥靖”公署主任胡宗南所部退至秦岭及其以南地区。西北军政长官公署长官马步芳、副长官马鸿逵为阻止人民解放军第一野战军沿西(安)兰(州)公路西进，将所部分别退守兰州、同心及其以北地区。退至陇东平凉地区的青宁“二马”，在国民党反动集团策划下，由国民党西北军政长官马步芳召集军事会议，制定了平凉作战计划，准备负隅顽抗，以保甘肃、宁夏、青海3省。
　　8月中旬，人民解放军第二、第三、第四野战军在长江以南已分别前出赣南，逼近福州，挺进湘中，直接威胁广东、广西和四川。在华北，绥远省(今属内蒙古)和平解放亦已成定局。国民党政府撤逃台湾、广州、重庆等地，幻想保住西南四省，重整军备，伺机卷土重来，急需胡、马各部在西北地区作战略配合，遂在广州召开“西北联防会议”，制定了“兰州决战计划”，企图以马步芳部依托兰州的坚固城防和黄河天险，吸引和消耗人民解放军兵力，会同宁夏地区的马鸿逵部和陕南陇南地区的胡宗南部，挫败第一野战军于兰州外围。
　　兰州是西北第二大城市，为国民党西北军政长官公署所在地。该城北临黄河，南靠群山，地势险要，易守难攻；南山环抱城垣，并有多年修筑的永备工事，通向城内的环山公路与各主要阵地相连接，构成了完备的防御体系。马步芳鉴于兰州决战的胜负是其存亡的关键，遂以秦陇兵团第八十二、第一二九军和2个骑兵师、3个保安团等约5万人防守兰州，重点据守南山各要点和城区；以第九十一、第一二零军和马鸿逵部第八十一军共3万余人控制兰州东北的景泰、靖远和打拉池地区，保障兰州左翼安全；以新组成的骑兵军约2万人控制兰州以南的临洮、洮沙(今太石)地区，保障兰州右翼安全。兰州地区作战由秦陇兵团司令官马继援统一指挥。8月4日，第一野战军司令员兼政治委员彭德怀根据中共中央军委关于向全国进军的战略部署和对兰州作战的指示，发出攻取兰州、西宁的作战命令，决心以一部兵力牵制胡宗南、马鸿逵两部，集中优势兵力歼灭马步芳部主力于兰州地区。其部署是：以第十八兵团(欠第六十二军)及第七军留置宝鸡、天水地区，继续牵制胡宗南部，保障野战军主力左翼及后方安全；以第十九兵团第六十四军进至固原、海原地区，牵制马鸿逵部，保障野战军主力右翼安全；以第一兵团(欠第七军)附第六十二军经陇西、临洮、临夏、循化，尔后北渡黄河攻取青海省省会西宁，截断兰州守军退路，并随时准备参加兰州地区作战；以第二、第十九兵团(欠第六十四军)共5个军近15万人沿西安至兰州公路分南北两路西进，直取兰州。8月9～12日，第一野战军各兵团先后从陇东地区向兰州、西宁攻击前进。14日，第十九兵团解放定西。16日，第二兵团攻占榆中，第一兵团进占临洮，马步芳部骑兵军西逃。20日，第一兵团占领康乐，直逼临夏；第二、第十九兵团进抵兰州外围。21日，第二、第十九兵团以9个团的兵力向兰州南山诸阵地发起进攻，激战两日，伤亡较大，进展甚微。彭德怀当即决定各部队停止攻击，总结经验教训，侦察敌情，调整部署，改进战法，准备攻坚。22日，第一兵团进占临夏，马步芳部骑兵军溃散。兰州守军右翼和后方遭受威胁，马步芳急调兰州黄河北岸的骑兵第八、第十四师回防西宁。第二、第十九兵团经过充分准备后，于25日拂晓对兰州守军发起进攻。经连续攻坚，反复争夺，激战至黄昏，攻占南山主要阵地。守军伤亡惨重，防御动摇，向兰州城区溃退，当晚马继援逃往西宁。第三军一部于26日凌晨攻占兰州城西关，抢占黄河铁桥，截断守军退路，并与城内守军展开激烈巷战。其他各军也相继攻入城区。11时，第四军一部占领黄河北岸白塔山。12时，城区守军被全部肃清，兰州解放。27日，胡宗南以所部4个军由陇南向甘肃省西和、礼县和陕西省宝鸡、虢镇地区进攻，企图乘隙抢占宝鸡、天水，被第十八兵团击退。马鸿逵部第八十一军即撤回宁夏。马步芳部第九十一、第一二零军逃往河西走廊。兰州解放后，第一兵团(欠第七军)附第六十二军继续向西宁进军。8月28日-9月5日，在甘肃省永靖地区和青海省循化地区渡过黄河，相继解放民和、化隆，直捣西宁。沿途守军纷纷溃逃。马步芳、马继援乘飞机逃往重庆。9月5日，第一兵团解放西宁。逃往湟中、海晏地区的马步芳部残部2000余人投诚。9月中旬，青海省全境解放。
　　兰州战役，包括在青海省境内的作战，第一野战军共歼灭国民党军4.2万余人，使西北国民党军主力丧失大半，分割了西北国民党军各部的联系，打开了进军宁夏、新疆的门户，奠定了解放西北全境的基础。
　　(三)甘肃、青海、宁夏与新疆解放
　　西安解放后，西北解放战争加快了进程有了更加迅猛的发展。在不到半年的时间内，陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆五省相继解放。随着解放战争的胜利，西北各省、市的军管会和人民政府也相继成立。
　　甘肃省解放：西北人民解放军在扶眉战役后，开始向大西北进军，先解放了陇东地区，接着发起兰州战役，于1949年8月26日解放了甘肃省省会所在地兰州市。同日，兰州市军管会和人民政府成立：军管会主任张宗逊，副主任张德生、韩练成、任谦；市长吴鸿宾，副市长孙剑峰。兰州解放后，西北人民解放军于9月解放了陇西。同年12月，中国人民解放军第二野战军，在进军成都时，发起了陕南陇西战役，解放了陇南。至此，甘肃全境解放。1950年1月8月，奉中央人民政府命令，甘肃省人民政府正式成立，主席邓宝珊，副主席王世泰、张德生、马鸿宾，省人民政府委员有任谦、吴鸿宾、马丕烈、孙作宾、许光达等25人。
　　青海省解放：兰州战役后，西北人民解放军第一兵团向青海进军，受到当地人民群众的热烈欢迎和支援，在人民解放军的强大军事和政治压力下，敌军不战而溃。9月6日，人民解放军开进青海省省会所在地西宁市，青海省宣告解放。9月8日，西宁市军管会成立，主任冼恒汉，副主任张国声。9月26日，青海省军政委员会成立，主任廖汉生。军政委员会暂时代行省政府职权，并筹备成立青海省人民政府。1950年1月1日，奉中央人民政府命令，青海省人民政府正式成立，主席赵寿山，副主席张仲良、廖汉生、喜饶嘉错等。
　　宁夏省解放：兰州战役后，西北人民解放军十九兵团向宁夏推进，并动员兰州各界名流组成代表团同往宁夏，争取宁夏和平起义。在宁夏回族人民的支持下，人民解放军进展神速，9月23日进驻宁夏省省会所在地银川市，并受到马鸿宾(原宁夏省主席)及银川各界人士的欢迎。宁夏省宣告解放。26日，银川市军管会成立，主任杨德志，副主任马鸿宾、朱敏、赵文献、徐宗儒、郭怀仁、曹又参、黄罗斌等17人。
　　新疆省解放：1949年9月下旬，国民党新疆省警备总司令陶峙岳、省政府主席包尔汉宣布起义，新疆省和平解放。10月初，西北人民解放军第一兵团奉命向新疆进军。11月6日，兵团指挥部进驻乌鲁木齐。12月17日，奉中央人民政府命令，新疆省人民政府正式成立，主席包尔汉，副主席高锦纯、赛福鼎，省人民政府委员有王恩茂、王震、陶峙岳、买买得艾沙、萨哈益尔吐烈等33人。
　　陕西全省解放：1949年12月，中国人民解放军第二野战军在进军成都时发起陕南陇南战役，解放了陕南(包括安康和汉中地区)。至此，陕西全境解放。1950年1月10日，奉中央人民政府命令，陕西省人民政府正式成立，主席马明方，副主席张风、韩兆鹗，省人民政府委员有方仲如、李合邦、李志民、李敷仁、安文钦等32人。
　　至此，整个西北全境获得解放，西北解放战争胜利结束，人民民主政权从上到下逐步建立，西北地区的人民步入了人民共和国的历史新时期。