1949年8月21日拂曉，第一野戰軍在彭德懷的指揮下，對國民黨蘭州守軍發起的全線試攻開始了。
剛愎自用、不知天高地厚的馬繼援，在馬步芳離開蘭州後，就將他的指揮所設在黃河北岸的龍尾山上。他坐鎮黃河北岸的指揮所里總攬全局，口口聲聲要同彭德懷比個高低，一決勝負。
馬繼援將他的第八十二軍3個精銳師，全擺在主要的防禦陣地上，第一○○師固守馬家山及豆家山、古城嶺及十里山一線；第二四八師固守營盤嶺一線；第一九○師固守沈家嶺及狗娃山一線。馬步鑾第一二九軍的2個師為預務隊，部署在拱星墩和蘭州西關兩地。不久前剛從新疆調來的榴彈炮營，配置於蘭州的東教場。甘肅省保安隊的3個團，駐守在東崗鎮及城內。
韓起功的騎兵新軍，駐守臨洮、臨夏，防守青海老巢門戶的安全。
馬繼援第八十二軍的馬成賢騎兵第十四旅、馬步鑾第一二九軍的馬英騎兵第八旅以及第一○○師、第一九○師、第二四八師和第二八七師、第三五七師所轄的5個騎兵團，集中布防於河口至民和一線，以策應蘭州和臨洮方面的作戰。
黃祖塤第九十一軍的2個師(即第一九一師、第二四五師)，在黃河北岸地區沿河布防。
蘭州城的國民黨守軍，共約5萬餘人。
馬繼援的守軍雖然不多，但其扼守的陣地堅固。他認為，有的陣地足可抵10萬雄兵。
在戰爭這一人類相互殘殺的怪物中，攻與守永遠是一對矛盾。作為守方，由於有了良好的地形和堅固的工事，就等於加重了自己方面優勢的砝碼。
這就是說，從兵力對比上看，蘭州之戰，第一野戰軍並不佔絕對優勢。
8月20日深夜，參加首次攻擊的9個團，都悄悄地進入了攻擊出發陣地，戰士們蹲在潮濕的戰壕里，靜靜地等待著發起進攻的命令。
8月21日拂曉，隨著3發紅色信號彈的騰空而起，人民解放軍萬炮齊鳴，敵人陣地上，震耳欲聾的隆隆爆炸聲，頓時響成了一片。敵人南山陣地的上空，火光與朝霞一起燃燒，映紅了長空和大地。
一陣陣震撼山河的炮聲，宣告了蘭州決戰的開始。在炮聲中，古城蘭州迎來了一個充滿希望的黎明。
馬架山、營盤嶺和沈家嶺在人民解放軍炮火的轟擊下，陷入了一片火海。
炮聲停後，擔任攻擊的9個團近萬名士兵，從不同方向，不同地點，在各類輕重火器的掩護下，殺向了守軍的陣地……
此時，馬步芳和馬繼援，仍然自以為蘭州地形險要，工事堅固，兵力雄厚，布防嚴密，固若金湯。
沈家嶺和狗娃山，位於蘭州西南10公里左右，是兩座相連的山樑。狗娃山在沈家嶺西側，海拔比沈家嶺稍低。山樑的西側是臨(洮)蘭(州)公路，直通蘭州的西關。沈家嶺的東邊，是阿(干鎮)蘭(州)公路，從公路再往東便是海拔更高一些的皋蘭山。蜿蜒的公路，就夾在兩山之間的深谷里。沿公路北出谷口，便是蘭州西關。
站在人民解放軍的出擊地，由南向北望去，沈家嶺的形狀酷似一個葫蘆。「馬家軍」的防禦陣地就設在葫蘆頭上。在這裡，「馬家軍」將其東、西、南三面削坡為壁，高約2～3丈，密如蟻穴蛇洞的暗堡與伏地堡，分布在峭壁之上，以環形塹壕相連接，縱橫交錯的交通壕又同塹壕相接。細長的葫蘆柄，伸向解放軍進攻的方向，易守難攻的狹窄地帶，又設有難以跨越的橫溝障礙，溝前還有密密麻麻的布雷場。很明顯，要突破這樣的地形和障礙，其難度是可想而知的。
「馬家軍」扼守沈家嶺和狗娃山，居高臨下，截斷了公路。如果人民解放軍拿下了這兩座高地，就可沿公路直搗蘭州西關，切斷黃河鐵橋，將「馬家軍」從四面圍困在蘭州城內，形成關門打狗之勢。
攻擊沈家嶺的突破口很難選擇。兩側山高谷深，坡陡如壁，不僅無路可攀，而且受到敵人東、西兩面火力的夾擊，其惟一的辦法就是從正面實施強攻。
沈家嶺，這個葫蘆形的陣地，簡直像個縮頭的刺蝟，要拿下它，非常棘手。
但是，沈家嶺陣地的戰略地位卻十分重要，馬繼援也深知此理，將沈家嶺陣地稱為蘭州的一把「金鎖」。
馬繼援為實現其決勝蘭州的企圖，以其精銳主力第八十二軍的第一九○師防守沈家嶺和狗娃山，以其主力第一二九軍的第三五七師防守七里河、小西湖沿黃河通往西關的狹長公路，另派其第一二九軍一部駐守華林山，以控制通往蘭州西關的惟一通道，作為第二道防線。
中國人民解放軍擔負攻打沈家嶺和狗娃山的作戰任務，是由許光達第二兵團的第四軍承擔的。這是一場硬仗，帶有很強的攻堅作戰性質。軍政治委員張仲良和副軍長兼參謀長高錦純，指揮了這次攻堅作戰。他們決定，以第十一師攻打沈家嶺，並首先發起攻擊；爾後第十師向狗娃山發起進攻；第十二師作預備隊，並警戒皋蘭山方向敵人的增援，消滅可能從阿蘭公路增援沈家嶺的敵人，保護主攻部隊側後的安全。
在試攻開始的前一天夜裡，按既定部署，擔任主攻任務的第十一師第三十二團就悄悄地接近了敵沈家嶺陣地；第十二師第二十八團也接近了狗娃山陣地。
張仲良在試攻前向各部隊強調指出：「一定要做好打攻堅戰的準備，不怕傷亡大，堅決奪取陣地，殲滅一切守敵」。
8月21日拂曉，人民解放軍第四軍擔任主攻沈家嶺和狗娃山的部隊，在強有力的炮火轟擊之後，以大無畏的革命精神，奮勇出擊，前仆後繼，向守敵發起了一次又一次的猛烈進攻……
皋蘭山的主峰營盤嶺，是蘭州南面的屏障，從蘭州城內有公路直通頂峰。各種火炮、彈藥及其他作戰物資，均可由汽車直接運送到陣地上。山上的工事，早在抗日戰爭時期，國民黨就以1個工兵團的兵力，外加3000多名民工，修了半年多。爾後，馬步芳又派了1個工兵營，還有數千名民工，再次加修了3個多月。這些永固性的防禦工事，總耗資達百萬元之多。
敵皋蘭山主陣地營盤嶺，是以鋼筋水泥的明碉暗堡構成核心的集群工事。圍繞著主陣地三營子這個山樑，自上而下有環形峭壁3道。每道高約2～3丈，峭壁外挖有2丈多寬的外壕，外壕內外兩面均設有鐵絲網，並布滿了小型航空炸彈，每枚炸彈重30磅，炸彈與不同型號的地雷連接成梅花式連環雷，踏響一個，連響一串，「馬家軍」稱此為土飛機。整個陣地上，明碉暗堡，火力組成交叉火網，並以可容納2個營兵力的地道相互串通。「馬家軍」的這種工事，既能打又能藏。
營盤嶺左有狗娃山、沈家嶺，右有馬架山守敵的火力支援，形成了一個完整的火力體系。馬繼援派其精銳主力第二四八師扼守營盤嶺，並有恃無恐地吹噓說：
「營盤嶺是牢不可破的鐵陣，是固守蘭州的南大門，如果共軍能夠攻破它，我就自動撤出蘭州。」
人民解放軍主攻營盤嶺的任務落在了第六軍的肩頭。
中國人民解放軍第六軍軍長羅元發，政治委員張賢約，決定由第十七師和十六師擔任攻擊營盤嶺的作戰任務。
第十七師擔任主攻。師長兼政治委員程悅長召集師黨委會研究決定：由第五十團負責攻擊敵人的主陣地三營子；第四十九團首先攻殲湯家灣和上庄的「馬家軍」三營子前沿陣地，為第五十團攻佔敵三營子主陣地掃清道路，爾後作為師的頂備隊，並以2個營的兵力從三營子西南側尋找突破口，佯攻配合，第五十一團以1個營的兵力，從三營子西側佯攻配合，另2個營作為第五十團的第二梯隊。
第十六師(師長吳宗先，政治委員關盛志)配合第十七師發起進攻。
人民解放軍的攻擊部隊，於全線試攻開始的前夜，利用夜暗，沉著機警地越過許家峴、湯家灣村前的蜂腰部，接近了敵人的前沿陣地，並潛伏下來。
「馬家軍」的陣地上，不時地打著冷槍冷炮，為他們自已壯膽助威。
黃土高原蒼蒼茫茫的初秋之夜，萬籟俱寂，涼爽宜人。要不是戰爭，這當然是一個充滿神話和喜悅的夜晚。然而，戰爭之箭已在弦上，一觸即發。狂妄至極的馬繼援卻根本沒有想到，此刻在他的軍隊前沿陣地的幾十米處的崖坎下，已經潛伏著成千上百的人民解放軍戰士。
攻擊發起後，人民解放軍第六軍的輕重武器，吐著無數的火舌，向「馬家軍」的陣地暴雨般傾瀉起來。
一陣猛烈的炮火射擊過後，潛於敵人前沿陣地前的英雄戰士們，端著上了刺刀的鋼槍，躍身而起，沖向敵人，同敵人開始爭奪三營子的第一道陣地。
在崖坎前和崖坎上面的開闊地，敵我雙方反覆拼搏，對每一寸土地都進行了激烈的爭奪。戰鬥一開始就進入了白熱化和膠著化的狀態，真是打得難解難分。
第六軍軍長羅元發站在指揮所里，手裡抓著電話筒，大聲地吼叫著：
「喂！你們那裡的情況怎麼樣？」