从1948年9月至1949年1月，东北、华东、中原野战军和华北军区部队，相继进行了辽沈战役、淮海战役和平津战役的战略大决战。三大战役共歼灭国民党军154万余人。国民党赖以发动内战的精锐部队基本上被消灭。全国处于革命胜利的前夜。1948年，彭德怀率领的西北野战军以8.1万兵力向优势数倍之敌进攻，全年消灭敌军约16个师11万余人，收复延安，解放黄龙分区；钳制了胡宗南、马步芳、马鸿逵等部，使中原与华东两大野战军减少西顾之忧，顺利地进行淮海大会战，并获得伟大胜利；使华北一兵团和晋绥军区部队无南顾之忧，顺利肃清晋南阎军。西北野战军本身亦发展壮大，战斗力更加提高了。1949年1月，在西北野战军第一次党代表会议上，彭德怀在《1948年几项工作的基本总结和1949年的任务》的报告中说：敌人目前总的军事方针是依托巴山，扼守长江，以保守江南及西南各省。从全局看，西北还有几个大仗要打。他向全军提出1949年的任务是集中力量消灭胡宗南的兵力，扩大解放区；要占领一连串的城市，必须有一套城市政策；必须进一步加强纪律性，克服胜利途中的困难，将革命进行到底。
根据中央军委的决定，西北野战军从1949年2月1日起改称中国人民解放军第一野战军，彭德怀任司令员兼政委，张宗逊、赵寿山任副司令员，甘泗淇任政治部主任，阎揆要任参谋长。同时，纵队改称军，旅改称师。同年6月间，以所辖的一、二、七军编成第一兵团，王震任兵团司令员兼政委；以三、四、六军编成第二兵团，许光达任兵团司令员，王世泰任政委。全军约11.5万人。
西北野战军兵力少，转入外线作战后更感到兵力不足。1949年1月中旬，毛泽东致电彭德怀，说，华北部队参加西北作战问题，待你们来中央时面商。2月8日，彭德怀在赴中央开会前致电毛泽东，报告西北敌军动态和野战军概况，提出本年春、夏的作战方针。说明如三四月间在山西的第一野战军部队能归还建制，徐向前、周士第部能入陕西，夺取潼（关）渭（南），进逼西安，则一野四五月间即可攻击西府、宝鸡。如此，胡宗南必弃西安，退汉中，我军可乘敌撤离之际，在追击截击中歼灭其主力。毛泽东12日复电说：太原解放后，华北3个兵团中，至少两个兵团17万人可以用于西北。毛泽东早已筹算增兵西北一事，他告诉彭德怀说：要彻底解决胡、马，占领潼关、西安、汉中、天水、兰州，有待于两个兵团之到达。
2月17日，彭德怀同王震一道离开战火纷飞的西北前线，到河北平山县西柏坡村，参加于3月5日至13日召开的中国共产党七届二中全会。彭德怀在3月11日的全会上发言说：毛主席的报告是发展胜利，争取新民主主义在全国胜利的纲领性文件。文件指出了防止左右的倾向，尤其是这时提出不骄不躁，特别重要。他在谈了土改政策、克服无政府无纪律状态和西北战场的作战情况后，说：我个人这两年在西北战场上，基本上是执行了政策的，但有缺点。去年4月间毛主席给我来电，要我不急性、不硬性。可是我尚未克服。他说：今后应动员全党着重学习毛泽东思想。学习马列主义、毛泽东著作必须联系实际，这样可以防止骄傲，使自己进步，做好工作。
会后，彭德怀奉中共中央和毛泽东的指示，于3月28日到达太原前线徐（向前）周（士第）罗（瑞卿）司令部。当时华北军区副司令员、太原前线司令部司令员兼政委徐向前患肋膜炎，经中央军委批准，彭德怀代替徐向前指挥攻打太原的作战。徐向前后来深情地回顾道：七届二中全会结束，“毛主席要彭德怀返西北途中，来太原前线看一看，解放太原后，即可将十八兵团调往西北作战，归彭指挥。他到峪壁村（引者注：位于榆次以南10多公里）看望我，讲了二中全会的精神，我也向他介绍了攻打太原的部署和准备情况。我说：我的肋膜两次出水，胸背疼痛，身体虚弱得很，没法到前边去，你就留下来指挥攻城吧，等拿下太原再走。他表示同意，报请军委批准后，彭总便留在太原前线指挥作战。为避免影响军心，那时下命令、写报告，仍用我的名义签署，实际上是彭老总在挑担子。他新来乍到，对敌我情况都不熟悉，但慨然允诺，勇挑重担，实在难得”。
4月5日至7日，彭德怀参加了太原总前委扩大会。代替徐向前负指挥总责的彭德怀，在会议上热情直爽，毫不见外。一开始，他就开门见山地说：“我这次来太原前线办两件事：一是总攻太原。太原敌人城防坚固，我参加此役，主要是学习攻坚战的经验。二是来带兵的。打下太原以后，十八兵团和十九兵团将调西北战场参加对胡、马军的决战，争取在一年左右的时间里，全部解放大西北。”会议分析了敌我形势，讨论了作战方案，统一了战役思想，研究了敌人战术特点及我军的战术要领，强调各兵团、各部队相互间的团结和协作。会议结束前，彭德怀明确指出：“这次战役的规模大，参战兵种多，战役战斗样式复杂，一定要有坚强的集中指挥，特别要注意搞好兵种、部队间的协同动作和各种保障，把胜利建立在稳妥可靠的基础上。这是华北最后一仗了。我们要用新的胜利向毛主席、党中央和中央军委汇报！”
随后，彭德怀同总前委儿位负责人一道，指挥了太原战役的后期战斗。
4月20日，经过充分准备的攻城部队按预定计划，在猛烈炮火掩护下分10路向太原发起攻击。至22日，摧毁了敌军城外的全部据点，直逼太原城下。24日拂晓总攻开始，至10时全歼守敌，华北重镇太原城解放。6个多月的太原战役，共歼敌13.5万余人。
毛泽东在25日复电彭德怀，同意他于5月初回陕。要彭德怀在回陕前对十八、十九两兵团的部署加以确定，再次告彭：“尔后该两兵团即由你直接指挥。”于是，华北军区的第十八兵团（司令员兼政委周士第）、十九兵团（司令员杨得志、政委李志民）拨归第一野战军建制，先后由山西入陕参加解放大西北作战。5月25日，彭德怀回到乾县第一野战军司令部，指挥陕中战役。
太原解放后，胡宗南料知解放军华北部队必将西进，他害怕被歼，开始实行战略退却，企图与青宁“二马”配合，以陕中、陇东为防御重点，保住西北，屏障西南，迫不得已时则退踞陕南、川北。第一野战军不失时机，于5月16日发起陕中战役。5月20日解放了胡宗南长期盘踞的西安市。至5月底，虢镇以东、渭河南北广大地区均获解放。胡宗南集团主力撤至宝鸡及秦岭西段布防。在粉碎胡宗南和青宁“二马”精心策划的联合反扑后，6月17日，陕中战役结束。
6月上旬，中共中央根据西北形势的发展，决定由彭德怀等23人组成中共西北局委员会，统一领导西北党政军工作。以彭德怀、贺龙、习仲勋为中共西北局第一、第二、第三书记。
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