又派遣旅长孙兰峰率领团长以上干部化装成商人，在百灵庙外二十多里的高沙梁一带作战前侦查。红格尔图战役刚刚结束，傅作义立即在11月18日在集宁发出电令，命令准备攻打百灵庙的各支部队开始行动。20日中午，傅作义返回绥垣，展开军事部署。晋绥军在侦查后发现，百灵庙地势易守难攻，其四周环山，周围约二十余里。各山距庙约二三里不等。山外为没有开辟过的草地，地势平坦，七十里内没有一个村落，其南面距有村庄地带也在七十里开外，足够步兵走十多个小时。庙舍及商店全都在山里，对于攻击部队而言非常难于隐蔽起来再接近守军。庙被山河环绕