3月23日黎明，宁朔守军同时吹响反攻号角，黄河南岸的炮兵部队迅速策应配合。八路军炮兵以每门炮日均发射50发炮弹的强度，对残存敌军实施“火毯覆盖”。
观测员通过电话实时校准坐标，野炮群对五公里外的敌炮兵阵地实施反制射击，将马家军在宁朔城外仅有的几门老旧山炮炸成扭曲废铁。
硝烟中，王铁的装甲部队与第一纵队在宁朔城外完成合围。马家军残余的骑兵在那些信奉宗教的军官带领下困兽犹斗，挥舞这马刀发起最后一波冲锋，却在装甲车、火炮和机枪的多重绞杀下全军覆没。
“缴枪不杀！优待俘虏！”八路军的呐喊声震彻四野。
残敌成建制跪地投降，沾满血污的青天白日旗被踩进黄沙。此役共歼敌48万，俘获将校47人，缴获战马万余匹。
3月24日，宁夏全境插上红旗。