1949年7月，人民解放军第一野战军向甘肃挺进。8月5日，国民党西北军政长官公署、驻兰州的第八补给区司令部、第九十一军、第一二O军等军政机关和部队逃离兰州，向河西走廊撤退，最后撤至酒泉。此时，新疆已经酝酿和平起义，他们已经陷入了走投无路的绝境。9月21日，毛泽东主席致函曾任国民党西北军政长官公署的张治中，对已败退甘凉肃地区（即张掖、武威、酒泉地区）的国民党周嘉彬（一二O军军长）、黄祖勋（九十一军军长）两军，人民解放军不采取歼灭方针，而取改编方针。望张治中敦促周、黄派代表与人民解放军认真谈判，表示诚意，以求改编。
西北公署等国民党军政机关中的一些有识之士，认识到再继续为蒋介石卖命，其后果必然是自绝于人民。于是他们在国民党驻甘机关和部队中积极活动，为和平起义作准备。在这期间，住在新疆的西北军政长官公署副长官、新疆警备总司令、河西警备总司令陶峙岳曾托新疆警备总部参某长陶晋初给公署副参谋长彭铭鼎打电话，催促彭铭鼎直接与人民解放军取得联系，商量和平起义的问题。国民党军政机关、部队的广大官兵，都在纷纷酝酿举行和平起义，少数顽固分子已经不能左右形势，起义条件已趋成熟。9月21日，人民解放军一兵团派二军五师副参谋长刘振世赴高台，做驻守在高台的国民党第九十一军二四六师的起义工作，并与彭铭鼎取得了联系。彭铭鼎与刘振世在高台西数十里的一个村庄会面。刘振世转达了一兵团王震司令员的指示，要驻酒泉的国民党部队原地待命，准备起义，并负责保护玉门油矿的安全。刘振世还说明，一兵团准备于次日拂晓向高台发起进攻，要彭铭鼎等率部早日起义。彭铭鼎和驻高台的二四六师师长沈芝生等初步商议，决定将驻高台的部队撤至酒泉附近，即通电起义。22日，公署副长官兼参谋长刘任、一二O军军长周嘉彬、骑兵学校校长胡竞先等顽固分子，从酒泉仓皇乘飞机逃亡重庆。驻酒泉的军政机关、部队指挥权实际上已由彭铭鼎等人掌握。彭铭鼎便召集汤祖坛、沈芝生、李焕南、郑壮怀、宋耀华、曹叔希等人开会，商讨起义问题。
9月24日，由陶峙岳领衔，驻酒泉的国民党部队通电起义。参加起义的有：西北军政长官公署1194人，河西警备总部231人，第八补给区10142人，第九十一军军直687人，一九一师376人，二四五师825人，长官公署警卫团1664人，新疆警备总部警卫团1375人，骆驼兵团942人，通信兵第七团652人，工兵第七团660人，宪兵第二十二团540人，第十九旅十九团429人，第一七八旅五三二团1308人，骑兵学校376人，其它营以下单位8000余人，共计3. 5万余人。参加起义的国民党将领有：公署少将副参谋长彭铭鼎、彭月翔，公署中将高级参谋拜伟、河西警备总部少将参谋长汤祖坛、第八补给区司令部中将司令曾震五、九十一军少将参谋长郑壮怀、一二O军少将参谋长宋耀华、二四五师中将师长刘漫天、一七五师少将师长李焕南、二四六师少将师长沈芝生、一九一师少将师长冯济安、二三一师上校师长田子梅、骑兵学校少将教育长粟鼎、宪兵十六团上校团长曹叔希等。参加起义的还有其他少将军官24名，上校101名及大批中校、少校军官。部队起义后，彭铭鼎、汤祖坛等命令汽车兵团和骆驼兵团派出汽车200辆去张掖迎接人民解放军第一、第二兵团。25日，第一野战军二军军长郭鹏、政委王恩茂率部抵达酒泉并接管玉门油矿。驻玉门的国民党骆驼兵团3个连起义。26日，一野司令员彭德怀给陶峙岳复电，对于他率部起义表示热烈欢迎。29日，发布整编命令。从10月2日开始起义部队接受整编，分别编入人民解放军三军、四军及二兵团直属队。起义的主要军官分配在人民解放军任职，其中彭铭鼎任二兵团副参谋长，彭月翔任第四军副参谋长，汤祖坛任第三军副参谋长，沈芝生任第七师副师长。
酒泉起义加速了人民解放军解放大西北的进程，是甘肃境内人数最多、规模最大的一次国民党部队起义。