此时，许光达给部队下达了加紧攻城的命令。很快，二旅就在宜川城上开了一个口子。当部队正准备进入的时候，许光达给二旅长张开基下了命令：口子不要随便进，就在口子附近用火力猛打，组织掩护好部队，打十分钟撤下来，其他方向、火力组织要猛些，但不要再开口了。”张开基有些不解，许光达心里却很清楚：宜川口子被我打开了，他的第一步棋就走活了，宜川守敌张汉初会拼命地求救，刘戡非来不可了。
25日，敌援军先头部队二十七师发现我军在观亭有队伍集结。二十七师师长王应尊主张集中力量先打观亭，再解宜川之围，并强调如果不先打掉这一翼威胁，仍沿洛宜公路前进，不但不能完成解围任务，而且援军也会陷入险境。刘戡同意王应尊意见并立即请示绥署。
26日，因等候绥署指示，刘戡部在原地没有前进。傍晚接绥署电令：宜川情况紧急，时间不允许先打观亭，该军仍需按原计划沿洛川公路迅速前进。
28日拂晓，敌二十七师、九十师沿公路两侧高地向宜川前进。8时许，敌先头部队与我警戒部队接触。至此，敌人完全钻入我军伏击圈。
得知这一情况后，为确保全歼敌军，许光达主动向彭德怀请示:“我克宜川问题不大，张汉初现在没有出来接应的能力，我再抽调一些部队增加阻击部队的弹性纵深。”不一会，彭德怀复电同意。许光达根据当时各部队情况，命令城南七七一团15时撤出阵地，向铁笼湾进击，加强六纵并保障二纵来不及到位的空隙；命令三团在城东阵地上担任预备队随时准备增援。经过激烈战斗，到3月1日下午，刘戡所率的援军被全部歼灭，他本人也在阵中自杀。
这时，宜川城外许光达的指挥所早已做完了攻城的一切准备。3月2日拂晓，总攻开始，我军顺利从缺口突入城内。入城后，迅速夺取军事据点。3月3日8时，宜川守敌被全歼，张汉初束手被擒。
宜川战役的胜利，成为西北战场的空前大捷。这次战役有力地配合了其他战场的战略进攻，并由此迅速扭转了西北战场的敌我态势。许光达在率部围攻宜川过程中，展现出高超的指挥艺术，为此次战役的胜利作出了重大贡献。
宜川战役后，许光达率三纵继续活跃在西北战场，在进军西府、追歼何文鼎部等作战中屡立新功。1949年2月，中国人民解放军实行全国统一编制，第三纵队取消番号，部队整编为第三军。三纵前后存在了两年多，许光达率三纵英勇作战，出色地完成了上级赋予的各项战斗任务，留下了许多经典战例，为大西北的解放事业作出了重要贡献。
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