八路军新编第一师的后续部队在武威被攻下数个小时之后赶到城中，工兵团在李云龙的指挥下夜修复被毁的公路和城防工事，步兵旅分出一个团接手城防任务，骑兵团被徐师长派出去清缴残敌，确保后方道路畅通，后勤保障能够跟得上。
5月23日，张掖城外戈壁滩上，马步芳之子马继援亲率青海骠骑师，以及征召来的一万多民团骑兵，共计多骑兵朝着装甲旅发起了冲锋。
战马裹挟黄沙如潮水般涌来，装甲旅在王铁的指挥下，以一半数量的突击车为外围火力防线，火力突击车和防空车为中坚力量，形成突击集群，火炮突击车和炮兵团为支援火力。
剩下的半数突击车和步兵在炮兵团外围构成防御阵地，同前方的突击集群形成交叉火力网。
同时派出骑兵旅迂回侧翼，八路军骑兵旅长吕镇朝率部从侧翼突入，直扑马家军后方。
八路军骑兵旅的装备精良，配备了大量的冲锋枪，战士多是从内蒙地区招收的，马术精湛刀法犀利，马家军的部队根本招架不住。
马继援卫队拼死护主突围，却还是被八路军猛烈的火力给一次次阻拦下来，最终马继援被击毙于张掖城下。
随着马家军骑兵被消灭，城内守军士气崩溃，张掖城守备团团长放弃抵抗，举城投降。王铁率领新编第一师先头部队入城休整，两天后徐师长率领后续部队抵达张掖。
延州方向，在得知占领张掖之后，又从各地抽调三个团的兵力北上，支援新编第一师。
6月2日，休整数天，养精蓄锐的八路军新编第一师主力北上，完成对酒泉的三面包围，工兵在城北黑河架设浮桥步兵旅直扑嘉峪关，切断马家军北逃通道。
城内马家军见大势已去，直接投降，八路军新编第一师接管酒泉，6月6日，八路军新编第一师控制酒泉全境。
“好啊！好啊！”延州的窑洞里，威严首长看着手中的电报高兴地连连叫好。
“这一次我们的部队打的很好，很勇敢，完全打破了敌人的部署啊！”
威严首长看着面前的地图，总参谋长已经在地图上绘制出八路军新编第一师