胡宗南的前兩次偷襲延安的陰謀，在毛澤東的出色指揮、人民解放軍的英勇還擊下徹底失敗了。但蔣介石、胡宗南並未就此放棄其攻佔延安的企圖。
2月上旬，蔣介石把胡宗南從西安秘密召到了南京，與他一起確定了進攻陝甘寧解放區的基本方案。
別看胡宗南身材矮小，貌不驚人，但由於他是蔣介石的同鄉，又是黃埔軍校第一期畢業生，可算是蔣介石的得意門生，因此，他成了備受蔣介石青睞和器重的軍官之一。
2月28日，蔣介石又突然從南京飛抵西安，召集國民黨西安綏署主任胡宗南、副主任裴昌會、陝西省政府主席祝紹周、綏署參謀長盛文、空軍副總司令王叔銘、空軍第3軍區司令劉國運等人舉行秘密軍事會議，進一步研究進攻延安的具體部署。
按照蔣介石的作戰計畫，以胡宗南部5個旅的兵力擔任防備任務，以15個旅14萬人，由宜君、洛川、宜川之線向北擔任主攻；以西北行轅所屬馬鴻逵、馬步芳部的10個旅5.4萬餘人，由寧夏之銀川、甘肅之同心、鎮原地區向東，以晉陝綏邊區鄧寶珊部的2個旅1.2萬餘人，由榆林向南助攻配合。為加強攻勢，蔣介石還調集作戰飛機94架，由王叔鉻指揮，分別自鄭州、太原、西安等地起飛，轟炸延安，配合進攻，以達到驅逐中共中央和中國人民解放軍總部出西北，在延安及其附近地區圍殲西北人民解放軍，或逼西北人民解放軍東渡黃河，由胡宗南部與黃河以東的國民黨軍夾擊而殲滅之的目的。
胡宗南在調集部隊的同時，還要求國民黨空軍大力協助。
國民黨在抗戰勝利後，為了發動反共內戰，參照人民解放軍的分布情況，將全國劃分為五個空軍軍區，西安為空軍第3軍區，其轄區為豫、晉、陝、甘、寧、青、新疆7省。當時，歸空軍第3軍區指揮的駐西安空軍作戰飛機有：空軍第11大隊，所屬4個中隊，其中3個中隊各有P-47飛機12架，一個中隊有P-47戰鬥機12架；空軍第9中隊，有B-25轟炸機12架。為了需要臨時調來的屬於南京空軍第10大隊或上海空軍第20大隊的C-47或C-46空運機一個至二個中隊，飛機12架至24架。
蔣介石嫌西安的飛機不夠用，又指示空軍總司令周至柔增調飛機到西安。不久，空軍總司令部參謀長王叔銘親自飛到西安，並由上海空軍第8大隊調來B-24重型轟炸機8架，飛抵西安南面戶縣機場；從南京空軍第5大隊調來兩個中隊，計有P-51戰鬥機24架。
這樣，在西安機場一下子停了包括C-46、C-47、P-40、P-47、P-51、B-24、B-25一百來架作戰飛機。在這一個機場停這麼多飛機，在國民黨空軍的歷史上尚屬首次，看來，國民黨對攻佔延安是花了血本的。