1960年初，为了进一步弄清松辽平原的石油构造，选准选好会战的主攻方向和主战场，石油部党组将松辽一带划分为三个探区：
第一探区负责敖包塔、葡萄花、高台子一带的勘探；
第二探区负责杏树岗、龙虎泡地区；
第三探区负责萨尔图、喇嘛甸等地区。
为慎重起见，还派第三探区党委书记张文彬去看了井位。当时在松基3井以北的广大地区，确定了“三口关键探井”：
一口是位于萨尔图构造上的萨66井；
一口是位于杏树岗构造上的杏66井；
一口是位于大庆长垣最北端的喇嘛甸构造上的喇72井。
3月1日，萨66井在钻井过程中见到了油砂。12日，在试油中喷出了高产油流。
这标志着大庆长垣高产富集区的发现，是一个新的突破，对加速会战进程，完成会战任务有重大意义。
继萨66井之后，杏66井于3月17日开钻，30日完钻，4月8日试压合格完井。经过试油，通过9毫米油嘴，日产原油90吨。
大庆长垣最北部的喇72井，于3月28日开钻，4月18日完钻，喷油后用5毫米油嘴测试，日产油48吨。
这三口井的相继喷油，证明了大庆长垣南北140公里长，东西10多公里宽的800多平方公里的范围内都有工业性油流，令人振奋地显示出大庆油田的轮廓，而且越往北油层越厚，原油产量越高。因而，曾被誉为“三口井定乾坤”。
3月初，参加过大庆会战第一次筹备会议的康世恩由哈尔滨回到北京，向石油部党组汇报了筹备会情况和萨66井见油情况。
余秋里提出，目前先按已定的部署，以高台子—葡萄花地区为重点，分5个战区来安排工作。但要密切注意萨66井试油情况，如果出油情况好，就要调整部署，调集力量，猛攻萨尔图。
过了几天，从前方传来萨66井喷出高产油流的喜讯。
3月14日，石油部党组召开会议，分析萨66井出油后的会战形势，研究调整勘探部署问题。考虑到萨尔图地区油层厚、产量高，又地处哈尔滨与齐齐哈尔之间的滨州铁路线上，对石油大会战更为有利。于是，当机立断，决定采取点面结合、先肥后瘦的方针，把石油大会战的重点从大同镇附近移往萨尔图。在萨尔图摆开主战场，这就是当初划分的第三探区。后来第一、二探区陆续撤销。
3月17日，石油部党组召开了全国石油企事业单位电话会议，康世恩在会上通报了萨尔图地区勘探的最新成果以及部党组调整大庆会战部署的决定。他以会战领导小组的名义下令，把玉门局参加会战的队伍由太平屯迁往萨尔图铁路线以南，新疆参战队伍由葡萄花北上至萨尔图地区铁路线以北，青海和四川局队伍从高台子调往杏树岗地区。所有正在搬迁的队伍、设备，一律改变方向，直接北上。这就是大庆石油会战史上有名的“挥师北上”。
当时，松嫩草原仍是严冬，广大会战职工不避艰辛，进行了百里搬迁。有的工人曾用“打油诗”来描绘当时的情景：
迎面刮风沙，遍地冰雪滑；
北上闹会战，艰苦算个啥！
“三口井定乾坤”和随后的“挥师北上”，对于尽快拿下大油田起到了至关重要的作用。
1960年年初，石油部党组酝酿组织会战时，曾经计算过，要搞好会战，遇到的第一个困难是人力不足。组织会战的决定作出后，周文龙副部长给中央军委总参谋长罗瑞卿写了封信，汇报松辽地区石油勘探情况和准备组织会战的打算，请求在当年安排军队转业计划时分配大庆会战3万名官兵。
2月间，余秋里又将这一想法向周恩来作了汇报。
周恩来说：“这个想法很好嘛！主席正在广州召开军委扩大会议，你快到广州去！”
2月中旬，余秋里专程飞到广州。
余秋里首先见到罗瑞卿。罗瑞卿风趣地说：“余秋里哟，一下子就要改编我们的3万部队呀！就你想得出来！你真会找窍门啊！”
随后，余秋里又向刘伯承、贺龙汇报了这件事。
刘伯承说：“对头嘛！打虎要靠亲兄弟，出征还得父子兵嘛！”
余秋里还当面向毛泽东汇报了松辽石油勘探的新进展。
毛泽东一边抽烟，一边听汇报，还不时地点头说：“好嘛……好嘛……这很好嘛！”
这时旁边有人插话：“余秋里要在松辽搞个大会战！”
余秋里接着说：“正准备调克拉玛依、玉门、柴达木、四川的队伍到松辽会战。”
毛泽东说：“听说你们有个报告，要搞会战。好哇！准备上阵喽！”
2月22日，中央下达了《中央决定动员3万名退伍兵给石油部》的指示，指出：“为了集中力量迅速开采在东北大庆地区发现的新油田，决定从部队今年度退伍兵中动员3万人交石油部参加开采大庆地区新油田的工作。”以后，中央军委又决定给大庆分配3000名转业军官。从3月份起，转业、退伍的官兵陆续来到大庆。他们中间有不少是党团员，有的还参加过抗美援朝战争，给大庆会战增添了一支生力军。
准备搞石油大会战，困难当然很多。石油部经过反复计算，要把会战搞上去，只靠石油部自身的财力、物力是不够的，仅1960年就有2亿至3亿元资金和几万吨钢材设备的缺口。石油部为此又给国家计委、经委写了报告。当时，国家计划的投资和物资已经分配完了，而且在资金、物资上已经出现了严重困难，计委、经委在自己的权限内无法平衡、解决，便将报告又送到了中央书记处。
邓小平问明情况后，表示同意解决。国家计委、经委和建委根据中央批示精神，立即组织有关部门和省市支援大庆石油会战。
3月3日，三委给冶金、水电、农机、外贸、交通、一机各部和上海、黑龙江省计委、经委发出电文，要求迅速调剂一批钢材、设备，支援松辽石油勘探。当时决定调剂的物资和设备有：钢材万吨，发电机组6000千瓦，载重汽车100辆，吉普车30辆，45匹马力拖拉机60台，机床50台，压路机2台，油井水泥1万吨，轴承4000至6000套，木材由黑龙江省就地调整支援。这些无异于为会战的准备工作雪中送炭。
3月13日、17日，国家计委、经委、建委发出电报，督促有关单位迅速调拨钢材、汽车、水泥、拖拉机、机床、木材等设备物资，支援松辽地区的石油勘探和开发。
21日，国家经委向毛泽东写报告，汇报了大庆会战部署和组织支援工作情况，正式提出增加投资两亿元、钢材万吨；会战按年产2000万吨原油安排工作。
石油部党组为了贯彻落实党中央、国务院有关石油大会战的文件精神，从2月21日起在哈尔滨的黑龙江省委107招待所召开了大庆石油会战第一次筹备会，康世恩主持了会议，参加会议的有全国石油系统37个局、厂、院、校的主要领导。会议首先传达了党中央的指示和部党组给中央的报告，讨论了大会战的指导思想、工作方针和主要任务，确定会战的组织机构。会议确定了石油会战的三项任务：
第一，在2000平方公里的面积上甩开勘探，争取打200口左右的探井，迅速探明油田面积，找到10亿吨的可靠储量。
第二，选择已经探明的有利地区，打出200口左右的生产试验井，进行油田开采试验，实行早期注水，当年生产原油50万吨，年底达到日产4000吨的水平和年产150万吨的生产能力。
第三，在大庆长垣以外的附近地区，进一步开展地震勘探，完成地震细测4万公里，选择有利构造进行钻探，争取再找到一些新的油田。
为了完成这些任务，会议决定石油部党组亲临会战前线指挥，并组成了大会战领导小组，石油部副部长康世恩担任组长，勘探司司长唐克、部机关党委副书记吴星峰担任副组长，小组成员由石油部科研院及新疆、玉门、松辽、川中、青海各石油管理局主要领导干部组成。会议宣布了部党组关于全国石油系统37个局、厂、院、校由主要领导带队，组织精兵强将，自带设备参加大会战的决定。
会议将参战的单位划分成5个战区：葡萄花地区，太平屯地区，萨尔图地区，杏树岗地区，高台子地区。明确了各参战单位的任务及所负责的战区。对参战单位的队伍组织、人员集结、设备材料调度等提出了具体要求。
按照当时的安排，会战的重点地区是长垣南部的大同镇附近地区，在葡萄花、高台子、太平屯构造上部署了比较多的探井，油田的开发试验也准备放在葡萄花一带。
当时组织会战队伍，主要采取三种形式，康世恩赋予每种形式一个形象贴切的比喻：
一是“拔萝卜”，点名抽调一些标杆队。比如，玉门的王进喜钻井队，新疆的张云清钻井队等。
二是“割韭菜”，把原来的队伍成建制一个不剩地调来。
三是“切西瓜”，把原来的队伍一分为二，调来一半，留下一半。
