牛占海看到自己已经损失了4400多人，不想再做无谓的牺牲，因此放弃了原本在晚上9点撤离沈家岭和狗娃山并掩护全军撤退的计划，被迫从狗娃山上突围，进入兰州市区，抢先从铁桥上过了黄河，在北岸的白塔山上修筑工事。
天亮以后，驻守在兰州城里的马援陆续收到了各个阵地接连被攻破的消息。这时候，宁夏马逵的援军却迟迟未见动静。兰州右翼的临夏两天前就已经崩溃。
马援与父亲马芳经过电话密探，确定大势所趋，已经无力回天，只好忍痛决定撤退。
下午，马援率领82军的军部乘着夜幕秘密地通过了黄河铁桥，先行撤离了了兰州，向西宁的方向撤退。
解放军经过激战攻占了沈家岭、狗娃山、古城岭、马架山和皋兰山的最高峰营盘岭。
兰州城直接暴露在解放军的炮火之下。
解放军第2兵团第3军第7师攻下七里河以后，沿着黄河南岸向东行军，打响了封锁马军退逃必经之路的黄河铁桥的战斗。
发觉兰州战役的最高指挥官马援撤退了，其他各支队伍也急忙撤退。各种车辆、大包、牲口和伤员一齐涌向黄河铁桥，立即在狭窄的桥面上造成拥堵，乱成了一团。一路上满目溃兵，人马争道，车辆横冲直撞，自相践踏，死伤累累。
堵在黄河南岸的马军士兵看到解放军攻打过来了，慌不择路，纷纷跳进黄河里泅渡，被水流湍急的黄河水淹死了很多。
黄河铁桥迅速被解放军控制，除了马援等少量军队逃走以外，余下的马军官兵成了瓮中之鳖。
牛占海带领官兵在白塔山上居高临下，向冲向黄河铁桥的解放军发射出密集的子弹，使冲在最前面的解放军战士纷纷中弹倒毙了。
封锁黄河铁锹的战斗从26日凌晨1时开始，经过10多个小时的激战，牛占海的军队终于抵挡不住解放军的多次冲锋，最终放弃了对黄河铁桥的封锁。
牛占海在树丛中迅速脱掉了身上的军服，换上早就准备好的农民衣服，逃离了白塔山上的阵地。
他手下的大部分士兵逃亡更西边的永登县。
12时，解放军全部歼灭了兰州的马军残敌，解放了兰州。
解放军隆重地举行了进城仪式。10多万兰州市民拥上街头，载歌载舞地欢迎解放军。
与此同时，兰州以东的甘肃大部分地方也获得了解放。
在兰州城里欢天喜地的鼓乐声中，牛占海趁着刚刚解放的混乱局面，打扮成商人的模样潜回到了临夏，藏匿在尕阴屲的家中。
兰州战役是西北解放战争中规模最大、战斗最为激烈的一次城市攻坚战。解放军第1野战军以伤亡8700余人的代价，歼灭了马芳和马援的82军100师全部，248师、190师大部，129军一部，打死打伤1.3万人，俘虏1.4万人，一共歼灭敌人2.7万人，使西北国民政权军队的主力丧失大半，基本上消灭了马芳的主力，打开了进军宁夏和新疆的门户，为解放大西北的全境奠定了坚实的基础。