前文书说道的沈家岭战斗，按国防军说凌晨6点打响，青马说凌晨2点打响。尽管青马已准确预测了奉军那个团的进攻时间并有了准备，但奉军军还是一举突破第一道防线。虽然青马遏止了奉军的连续进攻，但争夺主要在第二道防线，奉军已经沈家岭上站稳了脚。
这当然不是东北大汉如何勇武过人，而是靠着国防军后勤提供的“壮胆丸”----这玩意就是海落英和类固醇的完美结合体，放在奥运赛场上就是人类突破九秒五的希望，放在战场上就是批量寡妇制造机。
奉军的壮汉们不知道他们的壮行酒碗里早就被放上了碾成粉末的双份“壮胆丸”，团长一番阵前演讲，在妈了个靶子的问候中，这些大汉都痛饮下一碗六十五度的烧刀子，每人衣服口袋里是上峰发的五个大洋的卖命钱，酒气上涌，药力上头，再加上叮当作响的大洋，这些奉军的小宇宙彻底的爆发了，扒了军装，一个个光膀子缠着子弹带的大汉，跟兰博一个吊样的就端着刺刀就开始撒丫子冲锋，连教导过他们的日本陆大教官看过了当时拍摄的影片之后都感叹，武士道精神满满的，冲锋打得悍不畏死，枪法精准，配合默契，勇武大大的有，奉军这个团完全可以和第六师团的那些牲口媲美。
奉军1营主攻，1营正面主攻，2营从左翼助攻。战后奉军的回忆有讲1营的，有讲2营的，都只顺带提了一下3营，或说在右翼，或说在正面，但没有专门讲3营，以致于3营的作用战绩至今不知道。或者可能因为3营只上了一个连，而且归1营指挥。（其实是因为壮胆丸的数量不足，没法保证一个团人人双份）
从1营打到中午12点就只剩了一二百人、青马4个营的一个步兵团在上午就撤下去休整的情况看，战斗异常残酷。青马下一拨来的是青海保安团的几个独立大队，兰州回人护教营等部队。青马士兵也有样学样的光着膀子，提着枪、举着亮闪闪的马刀、高喊着“天门开了”、冒着国防军支援的猛烈炮火漫山遍野的冲过来，那场景想来也很恐怖。奉军除了较优势的炮火和少量自动火器外，也就是血肉之驱了。当1点钟奉军27师一团2营增援上来牢牢控制了第二道防线后，天平开始倾斜。下午3.4点种，在打退了青马最后一次大规模冲锋后，奉军已占领了沈家岭南半部，这里比北半部地势高，处于有利态势，青马已呈败相。下午5点多种，奉军步步进逼，把青马打到了沈家岭北部最后一道防线，青马再也没派来支援部队。6点多种，奉军发起全线冲锋，青马官兵精神崩溃了，不再理会督战的团长和教长们的忽悠，溃败下去了。奉军占领沈家岭，当然代价也是惨重的，不说那三成多的伤亡比例，就算是活下来的奉军一个个精神萎靡，情绪极度低落，结果战后自残自杀的死伤比起战斗来只多不少，整个一团返回西安的时候只剩下一个营的兵力。不了解情况的张辅帅差点以为是国防军借驴拉磨不心疼。事后经过调查，在奉军内部的报告中承认这些死伤均来自自杀自残，可以说是触目惊心，这也提醒了打算战后推广壮胆丸的奉军，这玩意好用不假，不过副作用也太过霸道，实在不行就打决战前服上一份，千万要遵医嘱，话不能乱说药更不能乱吃、
天亮后，马步芳陆续收到各个阵地接连被对方攻破的消息，而宁马不出窝，兰州右翼临夏已崩溃。马步芳想来已经盘算怎样退出兰州了。中午一点钟，他同沈家岭步三团通话，团长正在前面督战，教长告诉他，白天尚可支撑，晚上就不行了。根据青马的副参谋长回忆，马继援当时说了句“知道了”，从语气上就能听出他已经蔫了。
早年兰州流传着一说法：本来双方都已经到了打不下去的时候了，但都还硬撑着。下午马步芳来到南山最高的皋兰山主峰，那里望去，西边的沈家岭“一片火海”（这可是青马骑兵一团团长的描述）。马步芳用望远镜看着沈家岭，说了一句“娃们，不行了”。马氏父子对其部下统称“娃们”。此语一出，“娃们”顿时军心大乱，再也没有心思打了，争相逃命，一片混乱，所以才一败涂地。这种说法未得到青马军官的证实。事实是，只在“试攻”挫败国防军后的22日，马步芳驱车来到皋兰山主峰主持战斗现场会，那时当然不会说“娃们，不行了”。
下午两点钟，马步芳在黄河北岸庙滩子召集各团团长开会，下达了撤退命令。下午4点开始撤退，后勤先行，骑兵二团、步兵三团5点开始撤退，骑兵一团7点开始撤退，骑兵三团和步兵一团9点开始撤退。会后，马步芳率领宁海军前敌指挥部离开了兰州，奔向永登。
经过一个白天惨烈的激战后，国防军主攻的青马一线阵地全被攻破，青马决定撤退，国防军已经稳操胜券。接下来发生的是，双方都犯了重大错误。对青马来说，错误是致命的，导致了全面溃败。对国防军来说，错误是遗憾的，失去了全歼完胜青马主力的机会。
青马的错误是，撤退开始不久就陷入了混乱，原来制定的撤退计划根本没行得通。撤退中的失误是没有规定轻装简从，一粮一弹都要带走，后勤部门如此，士兵个人也如此。于是，各种车辆、大包小件、牲口伤员一齐涌向黄河铁桥，在狭窄的铁桥上立即造成拥堵（铁桥路面仅能勉强允许两辆旧式汽车交会，现在也是这样）。
本来，按后来的事实看，国防军先头部队在26日0点才到达铁桥，青马有8个钟头组织撤退，若在华林坪等处布置好阻击，还能争取至少两个钟头，组织的好，除了伤亡在阵地上的千余人外，其余部队是可以都出来的。而荒唐的是，沈家岭失守后，步三团守狗娃山的两个主力营（狗娃山不是国防军主攻目标，战损不大）和骑兵二团竟然先抢着过了河(按规定，应在下午5点才能撤离沈家岭，狗娃山)，连掩护部队都没布置，这样一下子变成了各部队各自逃命的局面。皋兰山下来的骑兵一团还近一点，东边的步兵三团在20多里地外，虽说理论上几个小时内也能到达，但事实不那么简单。指挥机关后勤部门固然可以按规定时间撤出，但前线的部队只能在天黑后才能撤出。8月的兰州要在7点时才能黑下来。骑兵一团一部分和各个步兵团大部分没能在0点前赶到铁桥。最先撤退的宁海军的指挥机关在晚8点以后才到达铁桥。
国防军的重大错误是在攻克沈家岭后对青马的可能动向没有准确的预测和措施，没有进行连续的攻击。事实是，天黑以后，狗娃山山上山下的敌人就已经放弃阵地逃命了，也就是说，如果能及时发现敌人动向，各军迅猛攻击，特别是从沈家岭东侧的公路和雷坛河直接攻入西关铁桥，战果将大的多，可基本全歼敌人。当时敌人军心已乱，士气全无，一下子打垮完全可能。当后来的军事学家了解到国防军各军都保留着强大的预备队而最终基本上没派上用场时，就更感到遗憾了。
事实是，经过一个白天的血战，国防军各军（除了独立骑兵11师）都在整顿，准备第二天继续攻坚血战，或构筑工事防备青马反袭。也难怪，此时的国防军从高层到基层都领教了青马的顽强凶悍，行动的指导思想是谨慎，充分准备，稳扎稳打。如果说，这是可以理解的，再下来就不好理解了。
国防军步兵第5师是在晚上就得知青马败逃的，而且派部队打进去了，那么5师上报前指了没有？前指杜子成知道后怎么想的？通报各军没有？安排各军立即攻击没有？要知道仅让第5师一支步兵部队沿黄河从西面插入是很危险的。在解放战争，挺近中南地区的衡宝战役时，四野135师孤军深入，林总发现后立即挥师全军压上，不然怎么得了。如果青马撤退有序，设置掩护阵地，第5师德部队即使不被包饺子，独自从一个方向向铁桥推进也不会起什么作用。
于是乎，第二天早上，大汉师才“攻”上十里山马架山全部阵地，从东面进入兰州，国防军才“军旗插上皋兰山主峰”，从南面进入兰州。其实，这些阵地哪里还有青马的影子。而休整中的奉军团残部也这时才从华林坪压下，投入了配合第5师从城西向城东攻击的战斗。总之，得知青马败逃后，除了盛唐师因为一直和青马的骑兵存在接触，国防军整体上反应迟钝的可以。
国防军的战史总结承认了这一点，“对敌撤逃估计不足，致使敌主力一部逃脱”。国防军高层还认为，以后一年里青海各地叛乱严重，原因之一就是兰州战役青马主力一部逃脱，特别是青马团以上军官几乎全部漏网。