由於國民黨胡宗南等部進展很快，到達靖遠、打拉池、中衛等地，打通了增援寧夏的通路，隔斷了紅軍主力同河西部隊的聯係，這樣****中央和中央軍委奪取寧夏的戰略計劃已無法執行，被迫中止。孤懸河西的紅四方麵軍三個軍二萬一千八百人，雖然控製了一條山地區，奮戰十多日，但這一帶的地形和生存條件十分不利，難以長期停留。十一月二日，徐向前、陳昌浩致電朱、張並毛、周請示行動方針，說明：“此方人稀、糧缺、水苦，大部隊難以作戰。”“若主力不能迅速渡河，此方各種關係不便久停時，即我方決向大靖、古浪、平番、涼州行，爾後待必要時再轉來接主力過河。”九日，河西部隊經中央軍委同意後改向人口較稠密的涼州地區前進。十一日，****中央和中央軍委將紅四方麵軍河西部隊改稱西路軍。西路軍開始獨立作戰。
奪取寧夏的計劃被迫中止後，中央軍委對河東的作戰方針是：逐次轉移，誘敵深入，求得在有利地區，集中優勢兵力殲滅國民黨軍一至兩個師，停止他們的進攻。這時，驕橫不可一世的胡宗聲孤軍深入，獨自分三路向豫旺縣進攻。十九日，彭德懷到山城堡前線主持召開前敵總指揮部會議，擬定山城堡作戰部署，命令各部迅即進到指定位置構築工事，待機殲敵。二十日淩晨五時，******又致電彭德懷說：胡宗南的丁德隆第七十八師，“有經山城堡、青崗峽向定邊之可能”。“打時，以首先消滅其一師、取得確定勝利後再打第二仗為原則。”這時，周恩來代表****中央到前線慰問部隊，應彭德懷的要求，留下共同指揮作戰。紅軍各部向山城堡南北地區集中。
10月底，紅軍各部由打拉池、海原地區逐次向東轉移。至11月15日，分別移至萌城、甜水堡、豫旺堡以東地區。此時，國民黨軍除第37軍在黃河以西外，東北軍前進比較遲緩，第3軍進占同心城後停止前進，唯第1軍緊緊尾追紅軍，進至豫旺地區。17日，第1軍分3路前進：左路第1師第1旅由惠安堡東進，中路第1師第2旅向萌城、甜水堡推進，右路第78師由西田家原向山城堡前進。其第43、第97師位豫旺，為第2梯隊。
1936年11月17日，紅軍第四、第三十一軍在萌城、甜水堡以西地區擊潰中路第一師第二旅，斃傷其600餘人，並擊落飛機1架，取得了第一個戰鬥的勝利。萌城戰鬥後，胡宗南令其左路第一旅進至大水坑，中路第二旅暫在原地待援，右路第七十八師向萌城至山城堡大道之間的古城堡推進，迂回萌城側後截擊紅軍。據此，紅軍前敵總指揮彭德懷遵照******的指示精神，決心集中紅軍主力，殲敵右路第七十八師於山城堡地區。19日晚，彭德懷下達作戰命令：紅一方麵軍第一軍團，在山城堡以南之羅山溝至於家灣之間待機；第十五軍團一部誘其東進，主力隱蔽於山城堡以東及東北山地待機出擊；紅四方麵軍第四軍主力於山城堡東南地區待機出擊；第三十一軍於山城堡以北之田家莊附近地區隱蔽待機；紅二十八軍在紅井子一帶牽製國民黨軍左路第一師第一旅；紅二方麵軍第六軍團和紅一方麵軍第八十一師、特務團、教導營在洪德城、環縣以西地區遲滯東北軍的第六十七軍和騎兵軍；以紅二方麵軍主力為預備隊，集結於洪德城以北之水頭堡地區策應各部作戰。
20日，國民黨軍胡宗南部左路第一師第一旅受到紅軍第二十八軍和騎兵第一團的不斷襲擊，至當晚才進占紅井子，第九十七師跟進至大水坑；中路第一師第二旅撤回豫旺縣城休整，第四十三師接替中路，向保牛堡前進；右路第七十八師進占小台子、風台堡，其第二三二旅及另1個團進至山城堡地區，第二三四旅1個團進至曹家陽台。當日下午，第二三二旅由已城堡派出2個連，沿山城堡至洪德城大道向南偵察，在八裏鋪以南遭紅一軍團一部突然攻擊，大部被殲。紅軍前敵總指揮部當即決定對山城堡之國民黨軍發起攻擊。
21日下午，紅十五軍團一部和紅一軍團第二師向山城堡西北之哨馬營攻擊，斷其退路。與此同時，紅一軍團主力由南向北擔任主攻；紅十五軍團主力由山城堡東北向西南進攻；第三十一軍由北向南，第四軍由東南而西北向山城堡進逼。黃昏，敵軍第二三二旅向曹家陽台轉移。紅一軍團第一、第四師和紅三十一軍一部，乘敵第二三二旅向山城堡以北山地撤退之機，從南、東、北三麵攻入山城堡，並乘勝追擊，將其大部壓縮於山城堡西北山穀中，戰至22日9時，將第二三二旅又1個團大部殲滅。同時，紅二十八軍在紅井子附近擊潰左路第一師第一旅。第一軍其他各部，倉皇西撤。
此役，給蔣介石嫡係胡宗南部以沉重打擊，迫使國民黨軍停止了對陝甘蘇區的進攻，對促進國內和平的實現起了積極作用。