10月12日，郭鹏、王恩茂率领第二军按预定计划向南疆开进。13日，第四师十二团与兵团战车营先头部队进抵哈密；14日，第四、五师主力及军指挥部相继到达。鉴于仅有的400辆汽车堪用程度太差，再加油料困难，部队迅速进军不能全靠车运，遵照兵团指示，决定以一部分车辆往返倒运进至哈密一带的部队向焉耆前进；另一部分车辆返酒泉接运整装待发的部队至鄯善，分别到达上述地区后，各部队即徒步向目的地前进。第四师于23日全部抵达焉耆，26日开始徒步行军，于11月20日至26日分头进驻巴楚、伽师、岳普湖、喀什等地。30日，又集中汽车运第十一团进驻莎车。军直尾随第四师主力于12月1日进驻喀什。12月初，即与从伊犁南来喀什的三区民族军一部胜利会师。部队在进军中，经历了难以想象的艰难困苦。第五师十五团横穿塔克拉玛干大沙漠，尤为人类历史上的一大壮举。

　　第五师主力于11月间先后到达焉耆后，即陆续步行前进，11月底到达阿克苏地区。11月28日，其第十五团徒步行到阿克苏，得知敌特在和阗策划武装叛乱的情报。师即命令第十五团迅速进抵和阗，稳定当地形势。从阿克苏到和阗有两条路，一条是沿迪化至和阗的公路，经喀什、莎车到和阗；另一条是沿和阗河横穿塔克拉玛干大沙漠到和阗。如步行走第一条路，沿途虽有水有人家，但要费五十几天时间；第二条路则是千里浩瀚沙海，鸟兽绝迹，没有道路。

　　为了争取时间，尽快粉碎敌人的阴谋，第十五团选择了艰难的第二条路，横穿塔克拉玛干大沙漠。他们兵分两路，立即行动。12月2日，团长蒋玉和带领小分队，乘汽车先行到达和阗；由副政治委员黄诚、副团长贡子云率大部队徒步通过大沙漠直插和阗。他们以坚强的意志，历尽千辛万苦，战胜了难以想象的艰难险阻，在飞滚的流沙上踏出了一条生命之路。“塔克拉玛干”，维吾尔语是“进去出不来”的意思。千百年来，一直被人们视为畏途，称为“死亡之海”。但是在共产党所领导的人民解放军面前，没有不能克服的困难。他们身背全部武器装备，再加二十多斤甜水，迎着刺骨的寒风在黄沙漫漫的瀚海里，艰难地一步一步顽强前进。进入沙漠腹地后大风暴突然袭来，狂风卷着飞沙，搅得天昏地暗，使人睁不开眼，站不稳脚，辨不清方向；战士们借着指南针指引的方向，手挽手地抗击着风暴继续前进。

　　在干旱的沙漠里，部队往往整天喝不到一口水，指战员们嘴唇干裂，病号一天天增加。他们发扬阶级友爱精神，互相关心，互相帮助，从战友肩上抢下武器，搀扶着病号，不使一人掉队。就这样，他们终于以每天一百多里的惊人速度，走了15个昼夜，行程750多公里，于12月22日胜利到达和阗，粉碎了敌人的反革命叛乱计划。他们的英雄行动，得到了人民解放军总部和第一野战军的通电嘉奖，称赞他们“创造了史无前例的进军纪录。”

　　1950年2月，王震向第五师独立团下达了进军阿山的任务。同时抽调6台汽车、400峰骆驼，配合该团行动。独立团立即斗志昂扬地踏上了艰难的征程，“为缩短行军路程，争取时间，春节过后，部队从迪化步行到小地窝铺乘车进抵乌苏，尔后步行经黑油山、乌尔禾、和什托洛盖，径直向东，再涉过封冰的沼泽地带，向阿山承化挺进。时值数九寒天，北疆连降大雪，弥盖了无边的山野，浅则及膝，深则没脐，看不清道路，见不到行人。战士们冬服较薄，难御风寒。肩负光荣历史使命的指战员们，冒着零下三十多度的严寒，在冰雪中坚持行军。很多战士脸上的皮肤被寒风吹裂，有的战士冻伤了鼻、耳、手、脚，三分之一的人患了雪盲症，稍不留意就掉进雪坑。他们渴饮雪水，饿啃干粮，露宿冰天雪地，始终保持旺盛的斗志和革命乐观主义精神。经过18天行军，3月3日独立团抵达承化，胜利完成了进军北疆重镇的任务”。

　　与此同时，第二军第四师十一团一部，于1950年3月进驻中印、中巴之隘口的巴札大拉；第五师十五团一部进驻通往印度的要地赛图拉；第五军(民族军)十三师一部进驻蒲犁(塔什尔干)，把五星红旗插上了帕米尔高原和喀喇昆仑山。

　　11月4日，罗元发、张贤约率领第六军，开始了人民解放军进军史上规模空前的空运和车运。6日，军直和第十七师先遣队飞抵哈密、迪化，至1950年1月13日，该师除炮兵外，全部空运至迪化。这次空运共出动飞机1033架次，运兵12446人。车运从11月4日至翌年1月13日，从酒泉运至哈密，再从哈密运至迪化，从迪化运至伊宁、绥来。1月3日前。第十六师大部到达哈密、镇西、奇台、吐鲁番、鄯善等地。