西路大军在打退西北军之后，就开始在西安进行整顿，编成西方面军开始从陕北向甘肃多地进攻。这时候，巴图所率领的骑兵部队也从蒙古挥师向南，读过黄河之后，浩浩荡荡的骑兵部队直接进入甘肃，巴图要率部在兰州和王茂才会和。
这一场行军却是前所未有的困难，骑兵部队本来想要从蒙古直接进攻兰州，不过这个想法被上面立刻否定了。
中央军事委员会认为，马家军和普通的军阀相比，不仅是以甘肃人、河州人、回族人、马姓人为用人标准，同时还用家族世袭和宗教控制方法带兵，所以在战斗意志上远远高于其他军阀的部队。
尤其是面前的兰州，北面有黄河天险，东、南、西三面群山耸峙，易守难攻；巴图的部队以骑兵为主，贸然在这个时候跨过黄河进攻兰州，极有可能会被马家军全歼，一旦引以为傲的骑兵部队覆灭，接下来在向西进军就会产生诸多不便。所以中央政府命令，巴图率部先去和王茂才的西方面军会和。
进攻兰州前，王茂才又得到了一个不好的消息。原来，之前在西安等地溃败的西北军一路向西，现在大部分已经和马家军汇合，西北军将领和马家兄弟在兰州达成合作协议，双方会兵一处，共同御敌！
现在两路大军汇聚在一起，马家军积极构筑防线，他们开始修筑碉堡工事群，兰州城外围的主阵地上都浇筑了钢筋水泥碉堡群，碉堡外斜面是几米高的环形峭壁，碉堡腰部都是隐蔽的火力点。在碉堡脚下还挖了几米宽的壕沟，壕沟的前面布满了铁丝网和*，别说一般的步兵，就是装甲部队走过去都很困难。
为了能够协同作战，马家兄弟力主在阵地与阵地之间修筑一些公路进行贯穿，小的交通壕和交通壕之间都是相互连接。
为了能够严防死守，马家兄弟把自己的精锐8万余人守备南山要点与城区；把合作的西北军7万多人防守兰州东北黄河两岸地区；同时，马家军派出了精锐4万骑兵防守临洮、宁夏地区，以保障兰州城左右翼的安全，这样一来，围绕着兰州马家兄弟就部署了近20万大军。
虽然王茂才的西方面军足有30万之多，在兵力上占有绝对的优势，不过综合到后勤补给、地形等方面的因素考虑，马家兄弟还是认为他们技高一筹，胜算更大。马家兄弟决定，以兰州为消耗点，全歼王茂才的西方面军，然后再挥师东进，夺回陕西等地。
王茂才的压力不比马家兄弟的要小，要知道30万大军对20万如果还打不赢，自己以后在军中就没脸混了，现
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