1940年5月3日凌晨战斗打响后，我军各种火炮像狂飙一般，席卷了马家军的整个防线，铺天盖地的火箭炮密集炮火，打得马家军魂飞魄散。
在陕北延安附近两个秘密野战机场起飞的轰-5型轰炸机，一个波次接一个波次地轰炸敌人纵深，将炮阵地、仓库、交通枢纽等战略目标化作一片火海。同时对兰州、西宁、银川的外围，进行了威慑性地狂轰滥炸，使马家军的运输、调动、通讯陷于瘫痪。一个小时后，集中使用的装甲部队，伴随着骇人的发动机轰鸣声，涌向刚刚被炮火蹂躏得百孔千疮的马家军防线。随后，大批的步兵迅速跟进，没费什么事就占领了咽喉要道，清理和巩固夺取的阵地，做好防止敌人反击的准备。
饶是马家军再怎么英勇善战，也从未见过这种现代化战争的阵势，同拥有汽车和运输机的我军相比，战前准备短时间内不可能做得很充分。仅仅以简陋的野战工事为主的防线，在我军地空立体打击下，瞬间就处于土崩瓦解的状态。在我军来自空中和地面炮火的打击下，马家军的部队伤亡惨重，许多指挥机关都被打掉了，再加上电子战分队的干扰，使各部之间失去协调联系，处于各自为战的状态。
马家军的士兵刚从大炮的震撼中清醒过来，大群的装甲部队和黑压压的陆航武装直升机就压了上来，目瞪口呆的马家军士兵甚至都忘记了逃跑，在现代化武器的强大威力震慑下，彻底地失去了继续抵抗的意志。当我军通过扩音器勒令其投降时，才如大梦初醒一般，纷纷放下手中的武器投降，少数顽固分子立即遭到了毁灭。我军的坦克没有停留，隆隆一穿而过驶向纵深，放下武器的马家军士兵，自有随后赶来的步兵处理。
当天下午，我军的装甲部队就攻克了天水，大批的米-8直升运输机将步兵空运到天水，建立起巩固的补给基地。并迅速地给装甲部队补充油料和弹药，各装甲部队抓紧时间，对坦克进行检修保养，晚上又开始了新一轮的攻击。马家军做梦也不会想到，我军已经拥有红外夜视系统，马家军在黑暗中搞不清周围的情况，而我军坦克却势如破竹，比起白天行进还要顺利。我军坦克在空中的后勤保障下，沿着陇海铁路一鼓作气不间断地攻击，占领了武山、陇西、定西，四天后攻克了距兰州五十余公里的榆中。
马步芳在兰州城内的临时指挥部里，对前线的部队已经完全失去了控制，各种通讯完全中断，只是靠骑兵通讯兵传递情报。当他接到所谓的最新战报时，战场的形势早已经发生变化。在我军的炮兵和航空兵展开火力急袭时，马步芳就已经开始感到后悔了，以前关于中国劳动党的传言都变成了现实，这是一场极不对称毫无胜算的战争，中国劳动党居然还有大量的轰炸机，这一点他始料未及。
在战争爆发之前，马步芳也想到中国劳动党部队的武器，应该有很多都是缴获日军的武器，很可能比自己的部队先进得多。因此在制定作战计划时，采取步兵依托工事梯次抵抗，迟滞和消耗共军的攻击力量。待到共军经过一番苦战，到达兰州附近至少需要十五天时间，经过消耗已经是强弩之末，再加上漫长的补给线。这时将所有以逸待劳的骑兵部队撒出去，利用骑兵的优势截断共军的补给线，然后在实施分割包围，将共军歼灭在兰州城下。就算是共军武器装备精良，此时也是任我宰割的羔羊，再也没有力量进行有效的抵抗。
不能不说马步芳的作战计划还很有道理，遗憾的是他不可能想到，我军装甲部队是通过空中补给，才保持了强有力的攻击势头，也并未因为夜晚而停止攻击。对于夜视器材的认识，也只停留在手电筒上，红外线夜视仪是个什么，他又怎么可能知道呢？
当他接到共军的坦克已经攻占榆中时，根本不相信自己的耳朵，对着副官咆哮道：”胡说八道！一千多里地，共军不到四天就到这里？难道长了翅膀不成！立即派人去搞清楚，以后谁再制造恐慌我毙了他！”
最后终于得到确实的消息，大约五十余辆共军的坦克，和数目不详的步兵攻占了榆中，并且有向兰州方向出击的迹象。马步芳的大脑一片空白，顾不上再去考证共军是怎么来的，他十分清楚兰州失陷的后果。他的老巢西宁距离兰州不过才二百公里，再也没有任何力量阻挡共军的脚步，他要集中最后的力量作拼死一搏。
骑一师师长马禄、骑五师师长马标、骑八师师长马步康，还有刚刚成立的装甲团团长马庆云，几个人笔直地站在马步芳的面前。马步芳面色惨淡，眼含热泪地悲声说道：”各位，我马步芳继承先人的基业，苦心经营宁海三十年，而今却危在旦夕。蒋介石卖国求荣投靠中国劳动党，成立什么新政府。就因为我马某不愿同流合污，屈从于共产主义势力，他们就对我痛下杀手。现在共军的坦克已经开到了榆中，先人留下的基业就要毁于我手，抵御外族的入侵全仰仗各位，拿出你们的勇气，挥舞你们的马刀，把共军赶出我们这块土地，就是抱着炸药也要阻止共军坦克！”
除了骑兵和装甲兵，马步芳还把作为预备队的马家军精锐100师，投入到反击榆中的战斗中。
攻占榆中的是我17军坦克团一部，在副团长杨浩的率领下，一路上所向披靡疯狂无比，昼夜兼程向兰州方向穿插。除了补充油料弹药时到外面透透风，几乎整天时间都在坦克里渡过。一日三餐都以压缩干粮和凉水充饥，抓紧分分秒秒赶路，一路上给马家军造成了极大的恐慌。当他们进入榆中城内时，迎接他们的是目瞪口呆的马家军，等到他们反过味儿来，紧接着就是溃逃，到处是人乱成一团。他们迅速占领了火车站、邮局、银行、仓库、商店，一边肃清残敌一边恢复秩序，防止有人乘战乱进行抢劫。
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