當時敵36師以123旅為前梯隊，由鎮川堡向烏龍鋪前進。彭德懷判斷該師主力必會經沙家店地區東犯。因此，決定集中主力，在運動中殲敵36師於沙家店一帶。許光達的任務是，指揮第3縱隊和綏德軍分區警備4、6團插到烏龍鋪與沙家店之間的當川寺，切斷敵人123旅與其主力的聯係。
8月18日，瓢潑大雨下個不停。上午10時左右，3縱在烏龍鋪以北和劉戡的29軍先頭部隊接火，因大雨引起山洪暴發，戰鬥沒有取得預期戰果。
然而，這一天，劉戡仍帶領敵軍主力冒雨進犯，已經到了葭縣店頭鎮一帶。中共中央機關因葭蘆河河水猛漲而無法北進，改向西北方向移動，還是沒有脫離危險。
黃昏，許光達的指揮所離中央機關僅隔一條雨裂溝。他召集各旅旅長到指揮所開會，指著對麵的山梁讓大家看：隻見1支隊伍在轉移，有男有女，有老有少，這正是中央機關。許光達什麼也沒有說，隻用灼熱的目光掃視著身旁的部下。無聲勝有聲，旅長們意識到形勢的危急和自己責任的重大，轉身向各自陣地跑去。
劉戡帶五個旅由義合鎮繼續北進。急於求勝的鍾鬆想搶頭功，竟遠離主力孤軍冒進，派123旅及165旅之493團作前梯隊，向烏龍鋪方向前進。
8月18日上午，3縱的獨5旅及綏德分區4、6團在烏龍鋪之北與敵接火。3縱主力在烏龍鋪以南抗擊西援之敵29軍軍部及第144、50、12三個旅。抗擊戰鬥從上午一直打到第二日拂曉，3縱頂住了敵軍的輪番進攻，像釘子似的定在那裏，敵未能前進一步。
8月19日，許光達率第3縱隊趕到了烏龍鋪和沙家店之間的當川寺。此時，3縱前邊有劉戡的主力壓過來，後邊是葭蘆河，隻有背水一戰了。
許光達率3縱隊與劉戡率領的兩個半旅交戰，勇猛衝鋒，曾一度打到劉戡的軍部，俘虜其警衛連士兵多人。
當天黃昏，我第1、2縱隊將敵36師師部及165旅擊潰，除師長鍾鬆和旅長李日基帶少數人逃跑外，其餘全部被殲。與此同時，新4旅和教導旅也解決了敵123旅，活捉了敵旅長劉子奇。
劉戡見勢不妙，掉頭回逃。至此，中央機關化險為夷。
活捉“常勝將軍”
1947年11月4日清晨，許光達率領第3縱隊來到清澗城下。這次清澗戰役，彭總給第1、第3縱隊的任務有三個：一是必須堅決奪取清澗城。收複清澗是收複瓦市、綏德，鞏固後方，奪取榆林，向關中進軍的關鍵。二是要活捉76師師長廖昂，24旅旅長張新漢。三是一切準備在5日16時前完成。任務十分艱巨。
首先，清澗位於延安、綏德之間的九裏山以南，扼鹹榆公路之要衝，四麵環山，清澗河環城向西向南流去，東北部依托九裏山支脈，城西有筆架山與它隔河相望，構成城東、城西的天然屏障，地勢險要，易守難攻。其次，城內守敵為國民黨76師，是胡宗南的一張“王牌”，師長廖昂中將，被他們稱為“常勝將軍”。他憑著城堅隘險，自恃“固若金湯”。再有，彭總給他們的時間總共隻有三十來個小時。要詳細地偵察地形，摸清敵火力配備，搞好土工作業，準備爆破器材，溝通通訊聯絡，完成炮兵陣地，還要分配戰鬥任務，開諸葛亮會等等，時間異常緊張。
怎樣才能打好這一仗呢？許光達經過周密思考，決定分三步來完成彭總下達的任務。
第一步是掃清清澗城外圍，主要由1縱奪取城西筆架山，3縱拿下城東山麓製高點倒吊溜。但由於這兩處都居高臨下，加上我軍炮火不足，1、3縱隊打了一天，也沒有攻下來。9日清晨，彭總打來電報，說敵援兵劉戡的29軍5個半旅已經到達清澗西南的永坪，距清澗隻有一天的路程了。如不能速戰速決，後果將不堪設想。許光達在作戰室裏急速地踱著步子。突然他停住了腳步，決心重組攻擊力量，集中全縱隊火力，攻擊筆架山和倒吊溜。接著他下達命令：中午11點以前必須完成任務。命令下達後，他來到2旅指揮部，親自指揮戰鬥。縱隊指揮員的到來，大大鼓舞了士氣。中午時分，3縱21團拿下了倒吊溜。不久，1縱也奪取了筆架山，清澗城完全暴露在我軍的槍口之下了。
第二步是奪取清澗城。他指示各旅抓緊休整隊伍，做好攻城準備，連續作戰，不給敵人喘息的機會。這時，敵援軍劉戡部隊已推進到七裏甲、下麵窯一線，彭總急調教導旅協同新4旅進行阻擊，戰鬥十分激烈。怎樣才能更快地完成任務呢？許光達想起了守城的指揮官廖昂，是他黃埔五期的同學。於是他提筆給廖昂寫了封信，說明利害，勸他投降。他想即使廖昂不肯投降，至少也可以起到動搖其軍心的作用。廖昂收到信後，頭腦展開激烈鬥爭，他的部下也惶恐不安，紛紛私下議論，權衡著利弊。這時，胡宗南來電，說劉戡援軍很快到達清澗，命令他堅守待援。廖昂頓時為之一振，決心堅持到底。10日晚，許光達下令攻城。戰前，他專門指示各旅團幹部，要活捉廖昂。一小時後，2旅5團連續爆破炸開了東門，又過了一個小時，1縱獨1旅和3縱5旅突破北門成功，敵人受南北夾擊，終於一敗塗地。
第三步是活捉廖昂、張新漢。許光達命令進城部隊連夜清查俘虜，查出廖昂、張新漢立即報告。清晨，5旅來報，廖昂藏在一個地主大院裏被我抓獲，張新漢化裝藏在俘虜兵中，也被查出。這時，許光達才輕輕地鬆了一口氣。
10月11日，中共中央致電彭德懷轉參戰各縱隊，祝賀清澗大捷。
決勝大西北
1948年2月，我軍自西北戰場轉入外線作戰。西北野戰軍在彭德懷司令員指揮下，組織攻城打援的宜川、瓦子街戰役。是役，許光達奉命指揮第3縱隊和第6縱隊一部圍攻宜川城。22日許光達察看地形時，背部負傷，他帶傷指揮。24日，我軍包圍宜川，27日先後占領敵防禦要點，將敵壓縮在城內，迫使守敵緊急呼救求援。3月1日，前來援救宜川的敵4個旅、8個團在瓦子街地區被我軍全殲。2日，許光達指揮部隊發起總攻，一舉攻入宜川城內，全殲守敵。至此，宜瓦戰役取得全勝。
4月，彭德懷根據敵人兵力變化情況，大膽改變原定奪取洛川、收複延安的計劃，決心組織西府、隴東戰役，大踏步向胡宗南後方挺進，攻敵之要地寶雞，以調動延安、洛川守敵，於運動中將其殲滅，並調動蝟集於渭河以北、洛河東西的裴會昌兵團，尋找戰機，各個擊破。許光達奉命率第3縱隊繼續圍攻洛川，迷惑敵人，並尋機殲滅可能由延安、洛川南逃之敵。
當野戰軍主力向西府挺進，威逼西安，直取寶雞時，延安守敵整編第17師於4月20日晚棄城南逃，23日退至洛川，25日偕同洛川守敵第61旅及地方武裝，改變路線沿洛（川）白（水）公路南逃。許光達審時度勢，抓住戰機，指揮第3縱隊在洛川以南之吳莊鎮、石頭鎮地區展開追擊。他率隊直追了3天，至白水城郊。在追擊中，殲敵第61旅第182團、整編第17師師部及其野炮營、第48旅第144團等部共3000餘人，繳獲坦克7輛，野炮9門，汽車18輛及一批重武器，解救被敵裹脅的群眾2000餘人，受到彭德懷司令員的電報表揚。此後，許光達率第3縱隊又先後參加了8月8～30日的澄戰役，10月5～18日的荔北戰役，11月15～28日的冬季戰役。
1949年2月，西北野戰軍整編為第一野戰軍，第1、2、3、4、6縱隊依次整編為第1、2、3、4、6軍。許光達被任命為第3軍軍長。整編以後，許光達率部參加了1949年春季攻勢和陝中戰役。6月，第一野戰軍組成第1、第2兩個兵團，許光達任第2兵團司令員。7月，他率第3、第4、第6軍參加扶眉戰役，於12日占領扶風西南羅局鎮和扶風車站，截斷胡宗南部第65、第38軍及馬步芳部之第118軍的退路。第2兵團與第18兵團密切協同，猛烈突擊，在羅局鎮與敵展開激戰，成功地阻止敵人突圍，將敵3個軍壓縮在午井以西、高王寺以南、羅局鎮以東之渭河河灘。下午3時發起總攻，激戰5小時，敵除一部泅水南渡外，其餘全部被殲。我繼而乘勝西進，第4軍克寶雞，第3軍占鳳翔。扶眉戰役勝利結束後，許光達指揮第2兵團及第63軍，與第1兵團組成左翼兵團，配合第19兵團追殲向隴東逃竄的馬鴻奎、馬步芳匪幫。
1949年8月10日起，第一野戰軍發動蘭州戰役。許光達率部擔任主攻。25日，他指揮第4軍首先突破敵堅固工事，攻占狗娃山；第6軍在42門山野炮和迫擊炮支援下，攻克敵南山營盤嶺主陣地。與此同時，第63軍攻克馬家山。敵全線潰退，企圖過黃河鐵橋逃跑，第3軍迅速追擊，攻入西關，奪取敵人的唯一退路黃河鐵橋，占領蘭州城內各要點。第6軍亦按時攻入城內，守敵除少數潰逃外，全部被殲，蘭州解放。許光達繼續指揮第2兵團三個軍沿蘭新公路西進，一路斬關奪隘，所向披靡。在占領武威後，他集中各軍的800名騎兵組成騎兵支隊，又以二十餘輛汽車裝備一個步兵營，與兵團戰車營組成快速縱隊，追擊逃敵。
9月21日，第2兵團與北越祁連山的第1兵團會師張掖。爾後，兩兵團協同作戰，於9月25日解放酒泉，27日解放玉門。
為了開展地方工作，維持社會治安，建設和培育地方武裝，1949年12月下旬，許光達率領第2兵團機關回到蘭州，兼任甘肅軍區司令員。
裝甲兵司令兼政委