西路軍回師東進，為此，總部命令紅九軍留下兩個步兵團和婦女團一起包圍佯攻甘州，牽製敵人，掩護主力行動。陳昌浩主持了一個會議，恢複陳海鬆的指揮權。這次開會，陳海鬆沒說太多的話。他帶領三個團堅決執行牽製任務。
陳海鬆部連夜急行軍，次晨未亮到達作戰地域，甘州南關守軍一個連還在睡覺。陳海鬆指揮部隊勇猛突襲，未發一槍，全殲守軍。他到三個團部走了一趟，對團、營、連幹部急急地說：“選地形，築工事，守住兩邊關卡，掩護總部和全軍通過！”
陳海鬆對機要參謀李良興說：“李參謀，交給你一個大任務！如果我犧牲了，你曉得全部戰鬥部署，就代理我指揮到底。如果我負傷了，你就補上一槍，不能叫敵人抓活的哇！”李良興聽後，眼淚在眼眶裏旋著打轉。
1月21日，西路軍全軍出動，向東進發。經過連續兩個夜晚的行軍，前衛紅九軍在王樹聲率領下進入沙和堡東約60公裏的黑河西岸的龍首堡。淩晨，明月掛在西天，龍首堡內的敵人正魂遊夢中。堡內敵人一個團，另有民團一部，從涼州方麵趕來，下午剛到。紅九軍七十三團團長孫漢言率部摸進堡塞。堡塞內槍聲響起，喝叫聲、打鬥聲、哀嚎聲傳出。堡塞內衝出幾匹戰馬，月光下紅九軍隱蔽在土墩外100餘人的騎兵團猛撲上去。這一仗，斃傷俘敵400餘人，繳獲戰馬60餘匹。
一片漆黑的寥廓，一片封合的岑寂。西路軍主力在夜幕的掩護下，用刺刀殺出一條血路。李先念和程世才率領紅三十軍東抵張掖縣西洞堡。
裹著硝煙的寒風把夜幕拽走了。李先念和程世才登上西洞堡村北數丈高的白塔，從望遠鏡中看到進攻的敵人分為兩路，少數占據著沙土包，大部暴露在開闊地上。紅軍居高臨下，擊倒很多敵人。經過戰火洗禮的軍人的大腦明晰而又果斷，李、程一錘定音：集中力量殲其一路，兵力可占優勢。此刻不反擊，敵後續部隊趕到，有利時機就會失去。
程世才抓起電話：“我們請示出擊……”話筒裏不斷傳來徐總指揮一兩個字的回音。最後，徐總指揮堅決果斷地說：“我批準你們的作戰計劃，命令部隊出擊！”
悲壯的利劍鏘啷啷出鞘，直指右翼，敵人想逃跑也不能了。馬家兵每人一把大刀、一支短槍或一杆長槍，他們利用良好的裝備和健壯的體力拚命掙紮。紅軍戰士體力弱，扭住敵人後，兩三個人才能捉住一個。戰鬥結束，800多個敵人做了異鄉怨鬼，800多支馬槍、400多支短槍、許多戰馬和俘虜成了紅軍的戰利品。
紅軍在西洞堡殲滅的是青海憲兵團。憲兵團剛從西寧派來，士兵1300人都是從西寧市居民中征拔的，各級官長由手槍團派充。手槍團團長馬玉龍接到馬元海的進攻命令，以憲兵團在前，督促猛攻。槍聲一響，未經訓練的憲兵團驚慌戰栗，亂做一團，逃生者僅100餘人，在其後麵的手槍團亦望風潰散，不堪收拾。馬元海召集連長以上軍官，當場申斥馬玉龍說：“平時你在西寧風頭不小，今天作戰，不如兒戲！”馬玉龍麵紅耳赤，莫敢仰視。
紅三十軍的反擊戰奪得了勝利，然而並沒有造成形勢的改觀，西路軍欲東進而不能，東麵敵人加緊重兵據堡堵截。
1月23日，徐、陳電告軍委：因敵正防我東進，快行不易，部隊需稍休整；東進行前，爭取在現地或路上乘機擊敵，以利東進。“現在全軍發揚士氣，團結殺敵，克服任何困難，總結血的教訓，雖受部分挫折，但所有指戰員均極團結，照軍委給予任務鬥爭到底。”
1月24日，張聞天、毛澤東、朱德、張國燾電告在西安的周恩來、博古：
西路軍進入高台、臨澤地區，西麵是窮十八站，至少暫時不能西進。“二馬”因未受嚴重打擊，十分猖獗，數日前襲擊指揮部，幸損失不大。領導機關缺乏自信力，不把中心放在戰勝敵人、創造根據地上，而放在依賴外力援助上，要求我們把“二馬”弄好，並要求四軍、三十一軍西去援助。軍委已屢電指出其弱點，但一方麵我們應盡一切可能援助之。“二馬”方麵西安尚有辦法可想否？可否要於學忠對馬步芳來一威脅？謂不停止進攻，紅軍主力即將攻擊青海，如停止進攻，則西路軍可以甘州為界，甘州以東不相侵犯。如何？盼複。
（引自《中國工農紅軍西路軍?文獻卷》上，甘肅人民出版社2004年7月第1版，第550頁）
同日，徐、陳致電軍委：
（一）敵企圖攔頭堵我東進，迫我西進，馬彪、韓起祿今到甘州，青（馬步青）令其開洪水，元海率馬祿旅及步兵各一團在西洞堡、龍首堡一帶，起初率團約在拒敵堡，馬樸旅有東調尾我，息甘州一團，丹（山丹）、永（永昌）無兵，高台有民團。
（二）東進按原定計劃，本以急行軍先敵搶到永昌為口號，但因撫彝部隊撤退，五軍部隊急須整理，未能脫離敵人反被敵人攔頭。現西路軍全集中西洞堡，進行整理動員行動。