接着，根据兵团首长的指示，张贤约和军长罗元发率六军前卫，挥师陇东，追击向西北逃窜的“二马”部队，先后攻取华亭、张家川、通渭，并向兰州挺进。8月16日占领榆中县，直逼兰州城下。8月21日至26日，率部参加了第一野战军发起的兰州战役，六军作为二兵团的中路，任务是攻皋兰山、营盘岭守敌。21日清晨，总攻开始，二兵团左、中、右三路同时向敌发起猛烈攻击。六军十七师五十团迅速攻占下庄后，直扑营盘岭主阵地的第一道防线三营子，担任夹攻任务的十六师四十六团也从范家营方向插入，指战员们端着刺刀与敌反复争夺，战斗一开始就进入白热化，后根据野司命令：全线停止进攻。经3天的准备，8月25日清晨战斗再次打响，六军阵地上各种大口径火炮向营盘岭猛烈轰击，指战员纷纷跃出，向敌猛冲，与敌再次展开肉搏拼杀。张贤约和军长罗元发直接指挥两个炮群与攻击部队进行步炮协同，用梯次进攻的方法逐个占领、稳步前进。经过极其激烈的拼杀战斗，终于在当晚全部攻占营盘岭。至26日，敌除一部在逃向西宁途中溃散外，其余全部被歼，兰州宣告解放。9月4日，二兵团全线出击，发起河西走廊追歼战，六军为右路纵队，由兰州的哈家嘴向松山、大靖前进。在古浪以东迫使敌一二O军一九一师骑兵团800余人投诚，并编为六军骑兵团。13日，攻占古浪，18日，进驻武威，21日，翻越祁连山到达了张掖，27日，进驻酒泉，接收并改编了国民党酒泉独立师。至此，国民党西北军政长官公署长官马步芳部和副长官马鸿逵部，被第一野战军全部消灭。

    1949年10月10日，第一野战军第一兵团司令员兼政委王震奉命率第二、六军的7万大军，由甘肃酒泉、玉门、安西地区分别以空运、陆运和徒步行军，挥师西进新疆。张贤约直接指挥了第六军十七师的整师空运，这也是我军历史上第一次整师空运的部队，实现了第一野战军空中、摩步和徒步三路并进的战略大进军，荣获第一兵团授予的“开路先锋”称号。11月30日，中央军委决定第一野战军兼西北军区，张贤约兼迪化军区政委。进疆后，他率部在以迪化为中心的北疆剿匪，平息叛乱，肃清国民党反动残余势力，积极开展民族统一战线工作，与兄弟部队一起很快稳定了新疆局势；他坚决落实毛主席关于人民解放军既是战斗队又是工作队、生产队的指示，向新疆各族人民认真宣传党的民族政策，帮助州县建立党的组织和民主政权，开展减租反霸，实行土地改革，发展工农业生产和文教事业；他严格按照党的建军原则，对国民党起义部队进行收编改造，使之成为人民解放军的一部分，为新疆的和平解放与社会稳定、民族团结和经济复兴做出了重大贡献。

    1951年底，他奉命率500余名干部到达兰州，组建西北空军，任西北空军副司令员。1952年5月，他率领西北军区空军参观团赴朝鲜，学习志愿军空军的作战经验，行前在北京受到毛主席、朱总司令和周总理的亲切接见。同年8月，任西北军区后勤部部长兼政委。他狠抓后勤干部的管理教育和业务训练，建立健全各种规章制度，努力增强后勤部门业务职能，提高了西北军区后勤保障整体水平。1952年11月至1955年4月，他领导了陕南、甘南军民开展反对美军和国民党空军搞细菌战的斗争，组织指挥甘肃、青海南部剿匪作战和西藏平叛中的后勤保障；筹划和领导青藏公路及新疆、西藏边防站的修建，为祖国西部地区的国防建设和经济发展做出了突出贡献。1955年5月，任总后勤部汽车拖拉机管理部部长，建立了我军车辆、器材的管理体制和车管干部的培训体系，为我军车管工作的创建和发展奠定了坚实基础。

    1955年10月，他被授予中将军衔，荣获一级八一勋章、一级独立自由勋章和一级解放勋章。

    1988年7月，张贤约被中央军委授予一级红星功勋荣誉章。同年9月，离职休养。2002年1月9日，张贤约因病医治无效在北京逝世，享年90岁。