8月24日，胡宗南到大荔第5兵团部主持召开“冯原作战检讨会议”，宣布将整编第36师师长钟松免职，将第28旅旅长李规、第82团团长董文轩撤职查办，并重新调整了兵力部署。组成以蒲城、大荔为中心的防御体系，集中机动兵力于交通线上，以防止西北野战军南下或西进。
具体部署是：整编第1师守备富平、耀县；从洛南和河南卢氏调来的整编第65师守备咸阳、兴平；整编第90（欠53旅）、第76师（欠24旅）守备蒲城；暂编第2旅守备铜川，新编第9旅守备三原、淳化，骑兵第3旅主力守备泾阳，第203师守备县、醴泉，整编第13师驻守潼关、灵宝，整编第27师仍分散守备商县、洛南。裴昌会第5兵团司令部附整编第36师残部驻大荔城内，整编第17、第38师驻大荔以北。
此时，胡宗南集团部署在洛河以东、渭河以北地区的兵力虽有11个整编师，但多系被西北野战军歼灭后重新编成或受重创的部队。胡宗南为阻止西北野战军南下潼关或再出西府，在洛河以东、大荔以北、大峪河以南地区，以整编第17、第38师及第36师残部，分散守备在蒲城、澄城、大荔间正面东西宽20公里，纵深南北长30公里的防御地带。在这一防御地带内，敌利用大荔以北到永丰镇一带砖石结构的村落和土围子，构筑了许多工事，几乎把每个村庄和每一房舍，都变成了他们防御的支撑点，形成纵深配备，但各据点之间间隙很大，有可以突破、割裂之处。
根据对敌情的分析，彭德怀判断，西北野战军攻击大荔及其以北地区的敌人时，胡宗南派遣兵力增援，极有可能调动驻在蒲城的整编第90、第76师主力，因为这两个师驻地距离较近，但整编第76师已被西北野战军歼灭过两次，整编第90师也被歼灭过一次，他们的战斗力不强；整编第1师、整编第65师虽是胡宗南的主力，但却远在耀县、兴平地区，须三日行程才能赶到。因此，经过反复酝酿研究，彭德怀决定集中西北野战军主力，以突然动作，穿插迂回，割裂包围，各个歼敌的方法，把敌整编第17、第38师歼灭在大荔以北地区，配合中原及晋中作战。
其作战部署如下：
以第4纵队（欠骑兵第6师）沿澄城、大荔公路至洛河间，由北向南实施正面攻击。
以第1、第2、第3、第6纵队分别由合阳、澄城以南的交道镇、庙凹、岱堡、黑池镇等地，向敌右侧背包围攻击，首先割裂其防御体系，然后各个歼击。其中，以第6纵队首先包围歼灭醍醐镇之整编第17师第48旅第143团，然后集结于醍醐镇附近相机使用；以第1纵队经寺前镇与醍醐镇之间迂回敌后，首先攻击南北酥酪、张家城地区之第48旅旅部及第142团、澄县保安团等部，然后围攻韦庄镇之整编第17师师部及第12旅；以第3纵队首先围攻寺前镇之第48旅第144团，然后准备配合第2纵队阻击、歼灭整编第38师的可能增援；以第2纵队一部歼灭两宜镇、双泉镇之骑兵第4团及保警队并占领双泉镇，主力进至业善镇及其附近地区集结，切断酥酪、醍醐镇、寺前镇各点守军退路，确保第1纵队侧背安全，并向整编第38师进行武力侦察，向大荔之整编第36师进行游击侦察，随时准备歼灭由南向北增援之国民党军。
以第3纵队独立第5旅1个营配合黄龙分区及韩城、合阳地方武装，组织南进支队，由中共东府工作委员会指挥，出朝邑、平民，策应该地国民党保警队起义。
以第4纵队骑兵第6师、黄龙分区警备第4旅、关中分区第21团，渭北总队等部，分别向咸（阳）、铜（川）铁路支线两侧及蒲城、白水等地进行游击活动，扫除薄弱据点，牵制、分散和迷惑国民党军。
10月5日，陕甘宁晋绥联防军区司令员贺龙、政治委员习仲勋，向所属各军分区、各旅发出《对各地秋季作战指示》，要求所属各部队在10月至11月间配合西北野战军秋季攻势，积极消灭当面国民党军。其中警备第4旅及黄龙、关中、西府军分区部队直接受野战军指挥，配合作战。