在朱代珍带队沿江而下，一路攻城掠地并占据光海城的同时，吴子玉正带领着麾下两个步兵师和一个炮兵师，在三个独立旅的掩护下，沿着兰伊铁路向西域和北疆方面同时发动进攻。
就在大蜀军政府成立后的第三天，早已陈兵西宁的吴子玉就开始了他的作战行动。因为北疆地区地域广大，更兼靠近罗刹国，是非常危险的边境地区，所以吴子玉亲自带领蜀军两个步兵师和炮兵师一个团的兵力，依靠兰伊铁路的便捷运输条件，迅速向着迪化挺进。
在江夏起义之前，赵守宏早已在这些区域进行了大量的准备工作，不但是张捷先等人利用哥老会的关系渗透到北疆、西域和高原各省。马福祥也利用伊族人的身份，在各省伊民中拉了不少关系。
当年赵守宏派刘湘带队到北疆抗震救灾，不少战士甚至因为不眠不休的抢救伤员、挖掘废墟而牺牲，这些事迹始终在北疆广为流传。这些事迹为蜀军打好了深厚的群众基础，间接帮了吴子玉的大忙。这次中川大军一到，听说是当年抗震救灾的军队，各地民众无不夹道欢迎。
借着火车运输的迅速，在北疆巡抚袁大化反应过来之前，大军已经兵临迪化城下。袁大化惊慌失措之下，连忙招王佩兰商议对策。王佩兰是陆军三十五混成协的协统，他的手下掌控着迪化的防务，对于中川大军压境，他也感到十分棘手。
江夏刚刚起义不久，朝廷的注意力都在汉夏方向，这个时候中川突然出兵北疆，这让他们多少有些反应不过来。想要向清廷请示吧，从北疆到西域沿途的电报线路早就被蜀军割断了，根本无法进行联系。想要抵抗吧，却没有足够的实力，两人因此迟迟拿不定注意。
袁大化和王佩兰犹豫不决，吴子玉却不会犹豫。抵达迪化城外，大军迅速下车展开了队形，炮兵师师长徐孝刚亲自校炮，将川西兵工厂生产的十二门一百零五毫米榴弹炮摆在了迪化城下。
蜀军当即给城内送去了最后通牒，要求他们立刻投降，否则蜀军将会发起全面进攻。袁大化是个对朝廷十分效忠的人，听说蜀军来攻他第一个想到的就是死节。因此袁大化命令王佩兰调动人手，在城墙周围严密布防，打算抵抗到底。
劝降的使者被驳回，徐孝刚也就没有了顾忌。虽然这次来北疆，他的炮兵师只来了一个炮团，但这个炮团可是整个炮兵师里唯一的重炮团，他的威力足以让任何敌人发抖。
在劝降失败以后，徐孝刚立刻命令炮兵向着城中开炮。为了避免伤及百姓，火炮的攻击范围被严格限制在城墙附近，那里有着第三十五混成协的不少防守官兵。
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