1969年10月，皮定均被任命為蘭州軍區司令員。一到蘭州，皮定均召開黨委擴大會議。這個會一直開到12月，結束后，他馬不停蹄地到軍區邊境視察去了。

皮定均對“人情世故”不在意，他初來蘭州軍區時，看到鑼鼓喧天的歡迎場面后，當即就黑了臉。對于他的這種“不近人情”，其夫人多次提醒，但“效果不佳”。

他開會那會兒，原司令員張達志正在下部隊。張志達的任命下來后，擔任新的炮兵司令員。按流程，他是先回蘭州軍區交接工作。皮定均不管那些，不愿等待，不講這種禮節。就這樣，張志達離任的時候，皮定均在荒蕪的邊境，發去了一份執意電報。

張志達是蘭州軍區的首任司令員。他在該軍區司令員的崗位上，工作了14年之久，有“布衣將軍”的稱號。他艱苦樸素，沒有一點官架子。如果不戴軍銜的話，沒人會把他和將軍聯系在一起。

正是這種帶頭儉約的精神，在他離任時，竟為軍區積累了7千多萬的資金。1969年珍寶島戰役打響，數月后，張志達被調走。蘭州軍區司令員空缺下來，這時，劉伯承元帥向毛主席推薦了皮定均。

皮定均視察邊防線，不聽別人口頭匯報。據軍區副司令員胡煒（1955年授大校，1961年晉升為少將）回憶說，他要眼見為實，不聽你啰里吧嗦的。在視察交通工具的選擇上，皮定均不喜歡火車，喜歡飛機、汽車。皮定均的汽車是北京吉普，這車是很耐造的，但還是被皮定均用壞了4輛。平均下來，一年報廢一輛車。而組織給他配備的轎車，始終嶄新如初。

12月的一天，皮定均和作戰部副部長尹志超（1988年被授予少將軍銜）一起前往額濟納旗視察。該地在當年十分重要，擔負著多項軍事任務。值得一提的是，酒泉衛星發射中心就坐落于額濟納旗。在行駛的途中，皮定均和尹志超吵了一架。

按照常規，尹志超的車要開在前面，皮定均的車跟在后面。這么做有個警示作用，如果前方發生了什么意外，后方車可以隨機應變。但皮定均就要開在前頭。尹志超對他講，這方面在軍區已經吃過虧了，前任的張志達司令員就是因為跑在前頭，同一輛大車相撞導致受了重傷。送去醫院治療，便只能停止視察任務了。

尹志超對皮定均大聲道：“你對你不負責任，我要對你負責任。我死了沒關系，你死了可不行。因為你是大軍區司令員！”皮定均卻說：“我不想跟在后頭吃灰。”尹志超說：“你可以拉開距離。”皮定均又說：“被你的車擋著，影響我觀察。”

皮定均喜歡打獵，這是從戰爭年代就養成的習慣。在他看來，只有乘坐第一輛車，才能更容易地發現“獵物”。如果遇到突發狀況，他也可以第一時間發現并快速作出措施。皮定均一生有兩個愛好，一個是打獵，一個是釣魚。在閑暇時刻，皮定均總會把時間用在這兩個興趣上。

但有人卻認為他“不務正業”。皮定均非常不服氣，他認為別人打牌，跳舞是娛樂，放松大腦，他打獵同樣是放松大腦。

尹志超跟在皮定均身邊有段時間了，他深知皮定均的脾氣，便只能選擇讓步。但他明白，已經有前任司令員的前車之鑒，就必須要勸阻皮定均。尹志超提議，在生疏的地形，必須讓他打頭陣。在回頭路，或者是已經去過的地方，可以讓皮定均開在前頭。

還是擋視野的原因，皮定均在途中下車視察后，再上車的時候，要坐在汽車前座。警衛員蘇燦杰很著急，他說按照規定，首長要坐在后排，警衛員坐在前座。皮定均不聽，他表示做后排就像坐轎子似的，什么東西都看不到。

蘇燦杰說：“遇到壞人怎么辦？翻車撞車了，前座首當其沖。”的確是這樣的，這也是警衛員經驗積累出來的。不過，見皮定均已經坐在了前座，蘇燦杰也沒啥話可說了。一路上，把蘇燦杰擔心的不得了。

在途中，皮定均都在聽尹志超介紹不同的地形。尹志超也在跟隨皮定均視察的路上，學到了不少東西。尹志超晚年，提筆寫下了一本40萬字的回憶錄《皮定均在西北》，講述了他和皮定均一起共事所經歷的故事，以表達他對皮定均的懷念之情。

皮定均在工作中很重視效率，今天能辦好的事情，絕對不會拖到明天。1976年，皮定均受邀參加東山島三軍演習。飛機從福州起飛，中途在漳州機場停機，然后再前往東山島。飛機到了漳州機場時，天氣很惡劣。直升機團的湯懷禮副大隊長曾提出建議，氣象不好，執行專機任務要慎重。也就是說，希望等氣象好的時候，再放飛。

但皮定均考慮到演習在即，便說，如果在戰場上遇到惡劣的天氣，也要等天氣轉好再飛嗎？的確如此，當年在朝鮮戰場上，新組建的空軍，訓練時間與敵人相比，落后太多。但就是在那種情況下，空軍還是選擇了對敵亮劍。

飛機起飛后不久，便撞山了。據悉，飛機上一共14人，無一幸免。皮定均遇難后，其部分骨灰撒在了遇難的灶山上。