兰州战役胜利后，西北残敌已完全处于分散孤立的境地。青海马步芳集团主力被歼，残部溃不成军，基本上丧失了作战能力，如丧家之犬、漏网之鱼，一股向青海西宁老巢逃窜，一股向河西走廊逃窜。逃往河西走廊的国民党军残部，派系复杂，主战派和主和派明争暗斗，也很难组织有力的抵抗。宁夏马鸿逢集团虽未遭到歼灭性打击，但因孤立无援，士无斗志，内部矛盾日趋激化，已无力支撑局面。
一野大军一鼓作气乘胜追击，按照中央军委和彭德怀司令员的命令，用兵临城下，军事和政治双管齐下的办法，以秋风扫落叶之势，迅速分兵向青海、宁夏和河西走廊大举进军。
早在兰州战役开始前，马步芳即已从兰州溜回西宁，并立即携带家眷、幕僚和多年搜刮的民脂民膏飞逃重庆。指挥兰州战役的马继援，在解放军对兰州发起总攻，兰州地区山摇地动，陷人一片火海之中时，四顾无援：宁马坐视不救，胡宗南受阻不敢也不愿赴援，新疆调兵调不来，重庆国民党答应来援的飞机也不见踪影。众叛亲离，眼看就要遭到灭顶之灾。
这个狂妄自大的马继援，不久前还曾口出狂言：“彭德怀就凭从战场上捡来的一些破烂枪弹，有什么可怕的？我将歼灭他在兰州城下，创造战争史上的奇迹。”然而，就是这个马继援却在连天的炮火中颤抖了，还没等炮弹落到兰州城里，即于9 月1 日——也就是国民党报纸发表任命他为西北军政副长官的同日就弃城飞逃到西宁。
树倒猢狲散，马步芳父子逃跑后，其所属各部乱作一团，官不管兵，兵不顾官，焚毁文卷，抢劫金库，争相夺路西逃。伪省参议长马元海逃往都兰，新编骑兵军军长韩起功飞逃祁连。青新和宁张两条公路上的达官显宦、太太小姐，一时摩肩接踵，络绎不绝，争相逃命，狼狈不堪。
8 月27日，一野第1 兵团接到进军青海夺取西宁的战斗命令。兵团机关和第2 军在王震司令员兼政治委员的直接率领下，由临夏取循化，过黄河，经甘都、化隆直取西宁；第1 军由贺炳炎和廖汉生率领，从永靖渡黄河，经民和。乐都，沿建水以南山区小道进军西宁。
两路大军犹如两股强大的铁流，形成了钳取西宁的态势。解放青海夺取西宁的历史性大进军，就在这浩浩荡荡的铁流的滚动中开始了。
在夺取西宁途中，解放军遇到的第一个难关就是跨越黄河天险。马步芳在逃跑前，曾指使新编军及反动武装将永靖黄河铁索桥以及所有船只破坏无遗，企图凭借黄河天险阻止解放军向青海前进。
第1 军从永靖出发到达莲花池渡口，汹涌奔流的黄河展现在解放军面前，渡船被马步芳部队烧毁殆尽。想架浮桥，因缺乏必要器材，浮桥架不起来。后从群众中调查得悉，用牛、羊皮筏子可以渡人。莲花池渡口附近的群众，热诚支援解放军北渡，纷纷献出牛、羊皮筏子，还选拔了好水手，并帮助编造筏子，当天就完工了40多只。下午开始试渡，小筏子可以乘四人，大的最多可以乘人到十人。用这种原始工具渡河，速度很慢，但各级领导精心指挥，做到有条不紊，加快了速度，到9 月2 日全军渡河完毕。
当时，第1 军共3 万多人，骡马2op 多匹，还有火炮等各种武器弹药和物资器材。这样一支大军，乘羊皮筏子这种原始的渡河工具，无一人一马损失，顺利、安全地渡过了天险黄河，实为前所未有的创举。第1 军渡过黄河后，经西马营、古现、红水店、平戎驿（今平安驿）向西宁挺进。
与此同时，第2 军第5 师在藏族、回族、撒拉族等少数民族群众的帮助下，克服了难以想象的困难，仅用了三天多时间，就编扎了千余块木排，全师胜利渡过黄河，战胜了黄河天险，战胜了梦想以天险挡住解放军前进道路的敌军，于9 月3 日解放了化隆县甘都地区。在强渡黄河天险中，该师有15位英雄为了各族人民的解放献出了宝贵生命，与黄河万古长存。
兵贵神速，出其不意。为了防止已经溃散的青马残部重新集结反扑，不给溃逃的敌人以喘息之机，不使解放青海的历史进程有分秒的延误，第1 军贺炳炎军长、廖汉生政委一方面组织大部队迅速过河，昼夜兼程西进；另一方面抽调军直及第1 、2 、3 师四个骑兵侦察连和九个团侦察排的骑兵班，以及各师侦察科长、各团侦察参谋等共600 余骑兵，组成军的先遣部队，由军侦察科长孙巩带领，披星戴月，轻骑疾进，急趋西宁，查明进军西宁沿途敌情、道路、地形等情况，为解放军解放西宁开辟道路，大部队随后跟进。
由于第1 军党委下定了正确的决心，先遣侦察部队开进十分顺利。青马虽然还有那么一小撮孤臣孽子妄图凭借黄河、大通河构筑工事，焚毁渡船和破坏桥梁。但报来的消息比预料的情况要好：马步芳、马继援父子等先后由西宁乘飞机逃往香港；青马残部在解放军强大的军事政治压力下，已成为惊弓之鸟，不战自演。西宁部分开明人士及当地群众组成了维持会，自动维持社会治安，看守敌人遗弃的财产，等待解放军接收。
9 月5 日中午，第1 军先锋部队长驱直入，由平安驿乘群众前来迎接的13辆汽车进入西宁，受到各族群众热烈欢迎。
6 日，第1 军主力和第2 军前卫师进入西宁。
高原古城西宁的解放，一举结束了马步芳家族对青海长达40年的罪恶统治，揭开了各族人民当家作主建设新青海的历史新纪元。正如西宁解放时街头一首欢呼诗中所云：“马到青海四十年，人民苦死万万千，解放大军来征剿，顿时拨云见青天。”
为了纪念这一胜利的日子，廖汉生政委特意将自己在这一天出生的二女儿取名“涤青”。
青海是少数民族聚居的省份，又是青马统治长达40年之久的地区。由于历史上形成的回、汉纠纷，民族隔阂很深。回族人民长期受马步芳欺骗宣传的影响，生恐解放军“杀回灭教‘、”共产共妻“。因此，如何遵守民族政策，取得回族群众对人民解放军的信赖，就成为继续西进能否胜利的大问题。
对此，第2 师党委明确提出了向西宁进军，首先是军事进军，同时也不能忽略宣传队、工作队的作用，要求各级党委和领导以西北局编发的《回民工作手册》、《回民风俗习惯》为教材，在部队中深入进行中国共产党的民族宗教政策的教育。在这个基础上，师政治部又制定了贯彻民族政策的几条具体措施。各连普遍建立和健全宣传组。纪律检查组；人人遵守纪律，个个开口宣传，住一户宣传一户，过一村宣传一村，部队走到哪里，就把党的民族政策落实到哪里；不准随便进入清真寺；不准借用回民的锅、碗、瓢、勺，做饭及饮水尽量用河水，如用回族群众的井水，须首先征得群众的同意，把手洗净，再用群众的工具汲水；宿营要在无群众居住的院子，自觉保护群众财产，不准烧群众的柴、吃群众的粮和菜；对被俘虏的回族官兵，要严格执行不杀、不打、不搜腰包、不侮辱人格的规定；按照回族的风俗习惯，给俘虏另外做饭。
经过一系列的教育和工作，指战员的思想认识有了进一步提高，在抢渡黄河和西进途中，各部队严格遵守三大纪律八项注意，认真贯彻执行党的民族政策，宣传群众，教育群众，团结群众，很快地揭穿了马步芳的欺骗宣传，大军所到之处，深受汉、回、藏各族人民群众的爱戴和欢迎。
第5 团二营机炮连宿营在一个村子里，二班的房东藏在外面没回来。排长任瑞祥一进院子，看见院中梨树上的梨子快熟了。二班的同志经过一天的行军，饥渴交加，围坐在梨树下，羡慕地说：“树上结了这么多梨子呀！”任排长从战士的言谈里，意识到这里潜藏着违反群众纪律的问题。于是，他把树上的梨子挨个数了一遍，然后对班长石天才说：“这棵梨树，就由你们班负责，我已经数过，树上的梨子总共有104 个。”石天才认真负责地把梨子又数了一遍，的确是104 个。这一夜，院子里人来人往，战士们轮流站岗放哨从树下经过，谁也不肯动梨树一下。第二天，部队继续向西宁挺进，任排长在出发前亲自来二班检查群众纪律，又把树上的梨子数了一遍，一个也不少。
第5 团八连进入王家嘴时，有许多群众赶来欢迎，其中一位叫王成华的老汉亲热地说：“你们可来给咱们汉人报仇了。民国十七年回族造反，杀死了我的父母，二十一年又杀死了我的妻哥，咱们汉人受回族的欺侮多少年，这一下老天爷也睁开眼了。”
班长姜崇仁马上上前很耐心地向他宣传共产党的民族政策：“老人家，咱们解放军是人民的军队，是为人民打天下的，不管汉族、回族都要解放。马步芳向汉族派款抓了，不是一样向回族派款抓了吗？过去回汉闹纠纷，你杀过来，我杀过去，这都是历代反动王朝和蒋介石、马步芳为了维护他们的统治，利用民族矛盾造成的。解放军要打倒蒋介石、马步芳，既是给汉族人民报仇。也是给回族人民报仇，咱们回汉人民本来是一家人嘛，应该团结起来，再不要闹民族纠纷了，齐心协力地支援解放军，去消灭马步芳，闹翻身求解放。”
王成华老汉听了他的话，觉得句句在理，感激地说：“好！好！还是咱们解放军好。”
在一旁的许多听众也连连称道，异口同声地说：“这就好了，老百姓谁愿意多伤人呢！盼着你们早日打倒蒋介石，消灭马步芳，叫咱们老百姓都得到解放。”
一次，西进部队在向古都邑去的一个名叫乌拉的村口上，受到了当地藏、回、汉等各族人民的盛大欢迎。战士们在远处看见了藏族代表们，还有穿着紫、黄等各色服装的喇嘛们；回族妇女，头上蒙着绿色或黑色的面纱，男人留着长须，戴着平顶白圆帽。见到这个多民族的欢迎行列，战士们感到一种难以说出的兴奋。当部队走近时，欢迎的人群推出两头大牛和五头肥羊来，牛、羊的头上挂着鲜艳的彩绸，表达他们热烈欢迎亲人的心意。部队首长下马同他们握手道谢，藏族代表献上“哈达”，接着又递过一张红帖，上面写着“欢迎主张信教自由的人民解放军”字样，并且说明来意：“听说你们要来了，我们特地来欢迎。没有别的东西慰劳，送些牛羊务请你们收下。”
部队首长诚恳地谢绝了他们的礼物，并让宣传队就地为他们奏乐献歌。当唱到“恨马”一首歌的时候，全场的人都肃静倾听。
回族群众马福林说：“马步芳宣传说，解放军来了要灭教，烧清真寺，杀回民，报1936年河西走廊打过红军的仇……但是，你们的行动并不像他们所说的那样。你们经过的地方，都说解放军纪律严明，爱民如子，尊重少数民数，所以我们一个人也没有跑，并且为解放军准备好了粮食和柴草。”
藏族老人齐藏科也向战士们诉说了他们的苦难生活。他说：“我们世世代代受着残酷的剥削，马家军队抢走了我们的金银财产，以为这黑暗的日子永远也熬不完，没想到把你们盼来了，总算有了出头的日子。”
部队首长安慰他说：“解放军一定要解放全青海，消灭马步芳反动派，为同胞们报仇。”
人民解放军广大指战员秋毫无犯，纪律严明，军行所至，解民倒悬，因而在解放青海的进程中，时时处处受到各族人民的大力支持和热情欢迎。
循化清水村20多名男女群众奋战黄河激流，抢救一船渡河遇险的人民解放军指战员的生命于千钧一发之际，被授予“英雄救英雄”的鲜艳锦旗；西宁民生汽车公司工人杨希贤等人驾驶13辆卡车到平安驿远道欢迎接运人民的子弟兵；有的职工自动组织起来击退散兵游勇的抢劫，维护工厂和设备的安全；有的组织临时机构，维持地方治安，保护仓库资财；牧区各族的部落头人、宗教首领和群众代表在解放初期来宁祝贺致敬的达586 人。
人民群众的主动精神和积极行动，有力地推动了许多地区的迅速解放。
在人民解放军追歼青马残部过程中，为了尽可能减少军力消耗及战斗给地方人民带来的损失，也凭借兵临城下的军事威胁，展开政治劝降。
经过兰州战役，青马残部逃回青海后，战不能战，逃无处逃。喘息未定，人民解放军已大兵压境。严峻的现实迫使他们不得不作出最后的抉择：要么放下武器，缴械投降；要么以卵击石，自取灭亡。
第1 兵团王震司令员兼政委在率部解放甘肃临夏后，立即派出和平代表团（即劝降团）赴西宁开展工作，逃窜于上王庄的青马残部无奈于9 月6 日派出代表到西宁接洽投降。8 日，第1 军第2 师颜金生政委、杨琪良副政委指派该师保卫科科长李鸿恩等人前往上王庄，接受青马第82军B 晖长赵遂以下320 余人的投降；曾经疯狂一时的青马第100 、248 、357 师等部共交出机枪22挺、杂枪123 支。
其后，青马第190 师师长马振武、骑8 旅旅长马英等人在海晏三角城等地表示屈服归顺，该场景并被延安电影团摄影队罗矛拍入新闻纪录片《红旗席卷西风》之中。赵遂等17名将校于9 月16日发表文告，要求青马各部溃散官兵像他们一样“毅然缴械投降”。26日，韩起功在被部下抢光打伤以后，骑着牦牛从祁连到张掖向当地人民解放军乞降。10月25日，马元海亦从都兰到共和向当地人民政府缴械。
至此，青马残留的军政人员大部俯首称降。其后，虽有马英等青马反动军官的暴乱，但均以彻底失败而告终。人民解放军共进行大小清剿战斗100 余次，毙伤、俘获、收降匪徒4700余人，缴获了大量武器和军用器材。