攻入兰州城西关，抢占黄河铁桥，切断了国军守军的退路，歼其8000余人。9月1日向甘肃河西走廊进军。军长黄新廷率快速部队，于9月25日进占中国当时唯一的石油矿区老君庙油矿（今玉门油田）。1949年9月下旬，由于新疆和平解放，第三军奉命停止西进，驻扎在河西走廊地区的张掖、武威、酒泉等地，负责执行剿灭土匪、肃清特务、维护社会治安、建立地方人民政权、参加生产建设等任务。期间，对拨归第三军的国军骑兵团、独立团、驼兵团等投诚部队进行收编改造工作。
番号撤销.1952年6月，为准备执行抗美援