1947年冬初,西北野战军第2次进攻榆林,给予国民党军马鸿逵、邓宝珊部以严重打击后,主力集结于绥德、米脂、安塞地区休整,进行转入战略进攻的各项准备工作。第2纵队亦于1947年12月28日结束安邑、运城战役后,集结于晋南曲沃地区整训,待命西渡。
西北野战军整训期间,胡宗南集团也加紧进行了部署调整。为确保陇海路、平汉路的畅通,胡宗南被迫抽调4个师,由西安“绥署”副主任裴昌会率领,东出潼关及陕南,配合刘峙集团作战。留在陕甘宁解放区的敌人此时有9个师25个旅。由于敌人兵力下降,遂被迫在战略态势上采取守势,置重兵于延安之南的洛川、黄陵、宜川地区,以机动防御姿态,企图继续占领延安,阻止我军南进。具体兵力部署是:整编第17师(欠第84旅)及陕西保安第11团,驻守延安及维护延安至鄜县的公路交通线;整编第76师第24旅(欠第72团)驻守宜川;刘戡率第29军军部驻洛川,整编第27师、第90师,集结于洛川、黄陵地区,为机动兵团,用以北援延安、东援宜川或阻止我军南下;第24旅之第72团及陕西保安第6团驻守韩城及禹门口,阻止黄河以东的我军第2纵队西渡;其余驻守铜川、三原等地。青海马步芳整编第82师驻庆阳、合水、西峰镇,宁夏马鸿逵整编第81师另2个旅驻守安边以西地区,榆林邓宝珊部在我地方兵团围困中。
针对敌军分兵延安、洛川、宜川三地,企图依城固守,阻止我军南进的防御布势,西北野战军首长决心集中优势兵力,各个歼灭敌人,解放黄龙山区,威胁西安,调回胡宗南集团增援中原的兵力,直接配合中原我军作战。在战役突击方向的选择上,西北野战军司令员兼政治委员彭德怀等领导认为:若先攻夺延安,在政治影响上虽大,但延安守敌2个旅依靠坚固设防,顽抗待援,我军必以主力攻坚,如黄陵、洛川敌军增援,形将攻坚未克,又不能集中主力歼敌援兵,且又将战争引向陕甘宁根据地;若先攻洛川,敌人主力4个旅,依靠其坚固设防及交通运输之便利条件,以逸待劳进行顽抗,亦将成为相持不下之状态;宜川守敌2个团,兵力薄弱,我军背靠陕甘宁解放区,便于掩护我军行动和后方供应,我第2纵队可以随时西渡黄河,迅速参加作战,且能获得晋南解放区的直接支援。而且我军围攻宜川,敌必驰援,时值冬春之交,尚未解冻之际,敌援军不易在运动中构筑工事,利于我军歼灭其有生力量。
1948年1月29日,西北野战军在米脂县召开高级干部会议,研究宜川战役的作战部署。宜川东依黄河,西连洛川、富县,是陕东战略要地,被胡宗南视为关中屏障。宜川又好比是黄龙区同晋绥、太岳解放区之间联系的一个钉子。拔掉这个钉子,解放黄龙山诸城,可进一步打通与晋西北的联系,巩固后方,造成解放大西北的有利态势。彭德怀在会上说:宜川是胡宗南棋盘上的一颗重要棋子,胡宗南不会轻易放弃,一定会派兵增援,这正有利于我在运动中各个歼敌。会议最后确定:先以一部兵力(第3、第6纵队各一部)围攻宜川,调动黄陵、洛川等处敌军来援;野战军集中优势兵力,在运动中先歼援敌,然后再夺取宜川城。在战术上,攻城部队应积极动作,但勿须急克,引敌驰援;打援部队则应发扬英勇顽强的战斗作风,迅速合围、歼灭敌军。西北野战军的作战方案上报后,迅速得到毛泽东和中央军委的批准。估计我军围攻宜川后,敌人增援的道路可能有三条:一是由洛川经瓦子街到宜川。此条公路,便于大部队机动,距离又近,增援快。但敌人顾虑瓦子街以东一段咽喉狭道易遭伏击;二是由洛川、黄陵经黄龙至宜川,路程较前远两倍;三是由洛川、黄陵沿第一条路以北的进士庙梁至宜川。此路虽不易遭我伏击,但山高坡陡,重装备行动困难,路程也远。这三条道路,我判断敌走第一条的可能性最大。因为胡宗南主观成性,企图兼顾援军与守军,为速解宜川之围,必令刘戡从第一条道路驰援。据此,我军作出了立足于敌人走第一条道路、兼顾其它两路的灵活机动的作战部署。
以上部署,构成三个歼敌方案:第一,增援宜川之敌若取道瓦子街时,我第3纵队、第6纵队各以一部兵力由正面抗击,不使援敌与宜川守敌会合;第1纵队待敌全部通过瓦子街进入我伏击圈后,立即断敌归路,攻击敌左侧后;第2纵队由东南向西北攻击敌右翼;第4纵队由北向南攻击敌左翼,四面合围,歼灭援敌。第二,若援敌经黄龙至宜川时,我第3纵队、第4纵队各以一部正面抗击;第2纵队由东向西攻击敌右翼,并切断敌归路;第1纵队由西向东攻击敌左翼,合围歼灭之。第三,援敌若取道瓦子街以北之进士庙梁时,我第4纵队在鹰儿窝正面抗击;第1纵队由北向南攻击敌左翼;第2纵队由东南向西北攻击敌右侧背;第3纵队、第6纵队各以一部由南向北攻击敌右翼,围歼敌人。各攻城部队在我主力围歼援敌时,应猛力攻城,不使守城之敌突围。