过河红军三十军辖八十八、八十九两个师，共六个团，7000余人；九军辖二十五、二十七两个师，共六个团，6500余人；五军辖十三、十五个两个师，共四个团，3000余人；还有总指挥部机关及直属骑兵师、特务团、教导团、妇女独立团、少年先锋团等，总兵力共计21800余人，其中非战斗人员约占半数，战斗部队中还有一部分人没有枪，有枪的子弹也不充足。但是，河西红军坚决执行党中央与军委的战略计划，个个意气风发，斗志昂扬，决心战胜一切艰难险阻，为完成党中央赋予的任务艰苦奋斗，百折不挠。
一过黄河，河西红军就按照党中央夺取宁夏计划的部署，积极作战。10月27日至28日凌晨，红三十军在靖远县吴家川，景泰县尾泉、脑泉等地，连续击溃守敌骑五师马禄旅、祁明山旅，随后北进一条山，向逃到此处的敌马进昌团展开进攻，将该敌围到一个堡子里。31日，红三十军占领一条山大部分村寨。当晚，军长程世才率八十八师两个团，出击一条山以北约40公里地的五佛寺，击溃守敌祁明山旅一部及韩起禄骑兵旅一部，控制了通往宁夏的五佛寺黄河渡口，待机策应红一方面军从金积、灵武渡河。红三十军八十九师进攻当时的景泰县城大芦塘（今芦阳镇），未克，遂于黎明前撤回一条山阵地。
11月1日，红九军进占一条山以南的锁罕堡（今兴泉）和大拉牌（今大安）一线，并将逃到锁罕堡的马禄旅600余人包围起来。红五军防守三角城渡口，掩护后方。总指挥部及直属部队进驻赵家水。敌人被红军分割包围，敌河防前线总指挥、骑五师参谋长马廷祥如坐针毡，接连向马步青急电求援。马步青一面要马廷祥与红军“虚与讲和”，拖延时间；一面急电青海马步芳，请求派兵增援。马步芳屯兵青海，野心勃勃。早在红军进入甘南时，马步芳就奉蒋介石之命，派部队到临潭等地拦截、阻击；红军过河后，他看到红军军锋所指，是他盘踞多年的河西走廊，为保全其统治地盘，决定全力配合马步青对红军反扑。恰在这时，蒋介石又委任马步芳为西北“剿匪”第二防区司令，统一指挥新二军和骑五师，马步芳气焰更盛，立即派出前线总指挥马元海率两个骑兵旅及西宁鲁沙尔、湟源等县民团1万余人，星夜兼程，驰援一条山。11月2日，青海援兵到达景泰县寺儿滩。为夺回一条山和解救被围之敌，马元海立即与马廷祥残部兵合一处，当日就向一条山红军阵地发起猖狂反扑，遭到红三十军的沉重打击，退到一条山北面一公里外的小沙河。
初战失利，马元海调整部署，次日集中马步銮团、马忠义团、马彪旅以及湟源等县民团，分左、中、右三路，向一条山发起更大规模的进攻。顿时，一条山炮火连天，硝烟弥漫。守一条山的红军只有八十八师的一个团和八十九师的两个团，但在熊厚发、邵烈坤两位师长的指挥下，红军战士以一当十，连续击退敌人的6次冲锋，再次给敌以沉重打击。在此期间，被围于锁罕堡的马禄旅600余人，见情势危险，惧怕被歼，在红九军抗日民族统一战线政策的宣传争取下，表示愿意接受抗日主张，交出部分粮食，撤回凉州，红军遂解除其包围。
11月4日，青海援兵马步芳部马全义团及民和、乐都、互助三县民团和马步青部马呈祥团共5000余人，途径景泰沙河井，向大拉牌一带的红九军阵地进攻。激战7小时，红二十七师将其全部击溃。九军乘胜追击，于5日占领镇虏堡（今正路乡）。
一条山战斗，是红军过河后同马家军一次大规模的较量，结果，以敌人步步失败而告终，敌副总指挥马廷祥在督战中被红军击毙。敌人惊恐万状，固守在小沙河不敢出来。一条山地区紧靠塞外沙漠，人烟稀少，粮缺水咸，不利于红军大军久驻，加之一方面军未能过河，11月2日，四方面军总指挥徐向前、政委陈昌浩，向红军总部并军委请示行动方针此电文见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第365～366页。。
当日，军委复电徐、陈：“你们率四方面军主力暂时以现地区为中心，向三面扩大占领区域，以一部占领永登，一部出（皋）兰，大的方向仍前不变。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第264页。3日，又电令徐、陈：“所部西进，占领永登、古浪之线，但一条山、五佛寺宜留一部扼守，并附电台，以利交通及后方行动。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第369页。4日，徐、陈根据河西情况，又向朱、张请示：“我方情况实不允许久控现地区，等待配合右岸行动。”“如情况不利，唯有放弃现地区，集兵出大靖、凉州方面。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第373页。
11月5日，朱、张复电：你们之河北纵队“目前最主要任务是消灭马步芳部，独立开展一个新局面，乘敌尚未十分注意你们的时候，站稳脚跟，首先占领大靖、古浪、永登地区，必要时应迅速占领凉州地区”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第374～375页。。11月6日，河西部队根据红军总部指示，制定了《平（番）大（靖）古（浪）凉（州）战役计划》见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第377～379页。，准备首先消灭平番（今永登）、大靖间马步芳部，然后以大靖、古浪、凉州做立脚点。这一计划报红军总部及军委批准。
组成西路军，打通国际路线。由于国民党胡、毛、王、关各部大举北进，河东红军主力在关桥堡一带歼敌未达目的，而敌人则已进至靖远、打拉池、中卫等地，打通了增援宁夏的道路，宁夏战役计划已无执行的可能。党中央和军委决定放弃宁夏战役计划，于11月8日提出新的战略计划，其主要内容是：第一，11月份三个方面军仍在关桥堡至金积、灵武地区作战，歼敌一部后，争取休息与准备，以示我欲渡河西进，吸引敌进入宁夏；第二，12月份以后，一、二方面军组成南路军，四方面军的四军、三十一军组成北路军，分两路出动。南路军先行，出东南方向，北路军后行，出东北方向，两军沿途扩红、就粮，然后准备东渡黄河入山西，与阎锡山、蒋介石达成停战协议，实现共同抗日。如不能，红军便进行新的战略转移，目的在于扩大政治影响，扩大红军，争取与南京政府订立协定，在全国建立抗日民族统一战线。《作战新计划》规定：“徐、陈所部组成西路军，以在河西创立根据地，直接打通远方为任务，准备以一年至两年完成之。”党中央的这一《作战新计划》，当时只在党的高级领导人中征求意见，而河西部队领导对此一无所知。
11月9日，河西部队开始执行《平大古凉战役计划》，撤离一条山地区，向古浪、凉州地区进发。
11月11日，中央及军委正式下达命令，河西部队组成西路员有陈昌浩、徐向前、曾传六（政治保卫局局长）、李特（参谋长）、李卓然（政治部主任）（以上五人为常委）、熊国炳（川陕省苏维埃主席）、杨克明（五军政治部主任）、王树声（副总指挥）、李先念（三十军政委）、陈海松（九军政委）、郑义斋（供给部长）。中央还决定，四方面军总指挥部改称西路军总指挥部，其组织照旧不变。见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第394～395页。
在军委正式命令组成西路军的同一天，毛泽东、周恩来又给徐、陈发电，就西路军的行动方向问题征求意见：“（1）你们依据敌我情况有单独西进、接近新疆、取得接济的把握否？（2）如果返河东有何困难情形？（3）你们能否解决衣服问题？”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第397～398页。西路军军政委员会讨论后，报告中央：“依据现在敌我力量估计，我们可以单独行动，完成任务。”计划第一步，以主力迅速进到凉州地区，第二步拟进占甘州、肃州，准备接通新疆，并建议国际与西路军发生直接关系，在新、蒙适当地点建立联络点。见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第400～401页。
11月13日，党中央书记处致电共产国际说：已令西路军依照国际新的指示，向接近新疆方向前进，望共产国际准备接济物资。11月15日，毛泽东、周恩来复电徐、陈：“同意你们向凉州进”，“新疆接济正准备中”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第416页。。
徘徊河西策应河东
西进古浪、永昌、山丹。西路军明确了主要任务是打通新疆后，及时调整部署，部队迅速西进。11月12日，右翼三十军绕过古浪县大靖，包围土门堡，迫使守敌骑五师工兵营350余人投降，营长马有明率160人参加红军。三十军又乘敌主力被左翼红九军吸引在古浪之机，疾进走廊，16日越过凉州，一部进占凉州西四十里堡，18日攻克永昌，21日占领山丹。随后五军进驻山丹，三十军主力集中于永昌至四十里堡一线。总指挥部于21日进驻永昌县城。
古浪激战，九军折损过半。左翼九军11月10日拂晓进占古浪东部干柴洼（今干城乡），敌马元海率马彪等四个旅及马全义团、互助等县民团尾追而来。九军与敌展开激战，至11日晚，九军撤出战斗，以二十七师作后卫，掩护主力向横梁山转进。12日，九军又与尾追之敌三个骑兵旅及民团一部在横梁山激战一昼夜，杀伤大量敌人。13日晚，九军先头部队在军政委陈海松率领下抵近古浪县城，次日攻城，又是一场战斗，守敌马步芳一〇〇师团长马华荣和马骏率领的西宁东南川民团400余人溃逃，九军占领古浪县城。
古浪为凉州门户，西通河西走廊直至新疆，东达兰州、青海，地理位置十分重要。古浪被红军占领，“二马”十分惶恐。马步青在凉州一面连电青海告急，一面急派残部增援古浪。马步芳惟恐一再败绩，全盘难保，严令马元海：“城存于存，城亡于亡”。同时增派大批兵力，要求“不惜一切代价”，夺回古浪县城。
11月16日拂晓，马元海集中三个骑兵旅和马呈祥、马步銮、马全义、马忠义团以及互助、乐都等四个民团，向古浪县城猛烈攻击。九军奋起反击，激战一天，歼敌六七百人。17日，敌人在蒋介石三架轰炸机的配合下，猛攻城垣，一度由北关突入城内，双方短兵相接，展开肉搏。九军一部出击，击溃城外民团，城内敌人惧怕内外夹击，慌忙逃出。出击部队又杀个回马枪，毙敌600余人，北关一带复又收回。
18日，敌倾全力来攻，九军依托残塌的城墙与敌殊死血战。这时，红三十军二六八团赶来增援，血战一天后，于夜晚撤出古浪，进至永昌东部。古浪血战，毙伤敌2000余人，然而九军也损失惨重，此战和干柴洼、横梁山诸战，伤亡2400余人，元气大伤，军参谋长陈伯稚、二十五师师长王海清、二十七师政委易汉文、师参谋长刘培基、军骑兵团团长黄高宏、司令部二科科长王少清等均在战斗中壮烈牺牲。
创建根据地，苦战永（昌）山（丹）间。在西路军西进期间，敌军毛炳文部于11月16日开始西渡黄河，配合马家军“追剿”西路军。红军总部将这一情况电告了西路军领导人。17日，徐向前、陈昌浩向中央和红军总部报告了部队行动情况，并提出：“我们决以打通远方与争取在甘、凉、肃地区建立根据地之任务，主力须速西进，迅取甘州。”、“再以五军出肃州。”电文说：“如打通远方为主要任务，我在现地区创造根据地不能不居次位，如遇特殊情况时，是否我们将去打通远方，请速详示。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第420～421页。
党中央从全局出发，指示西路军在永、凉间建立根据地，策应河东军。18日，中央回电说：“我们已告远方，但恐准备不及，运输也来不及。如使东面地区为毛炳文过早占去，红军回旋地狭小不利。我们意见，在现地区留住一时期。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第425～426页。19日，林育英、朱德、张国焘、周恩来联名致电西路军：“你们任务应在永昌、甘州、凉州、民勤地区创立巩固根据地，以一部向古浪、土门方向活动，在有利条件下消灭由古浪来敌，大部向凉州、永昌前进；同时以一部夺取甘州、肃州至安西一带地区，并可以一部在民勤活动，迷惑敌人，使敌疑我西路军有由民勤经定远营配合陕甘主力企图。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第431～432页。20日，张闻天、毛泽东也电示徐、陈：“主力在永昌、肃州之线，坚决保持东西回旋地区。”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第433页。
当时，西路军领导对中央欲造成河东红军随时可以在河西与西路军会合，以迷惑、调动敌人，以便使河东红军实行战略转移的意图并不清楚，但对中央这一指示坚决执行。11月21日占领山丹后，西路军停止西进，决定以永昌、山丹为中心建立根据地。22日，西路军军政委员会发出《告指战员书》，号召全军指战员艰苦奋斗，克服困难，坚决战胜敌人，为在西北创造巩固的抗日根据地而斗争。山丹、永昌地处河西走廊的蜂腰部，北临古长城外的大沙漠，南靠祁连山，东西狭长，南北宽不及百里。西路军便摆在东起凉州西四十里堡，西至山丹约150公里的狭窄地带上，一面抗击敌人，一面创建根据地。在永昌县城，西路军政治部地方工作部派出大批干部战士，走街串巷，挨家挨户宣传发动群众，召开各界群众代表大会，徐向前、陈昌浩亲自到会宣讲，与父老乡亲亲切交谈。在山丹，红五军政治部派出的干部战士，深入群众，进行宣传，使当地群众对红军有了一定的了解。12月上旬，苏维埃永昌区（县）政府、苏维埃山丹县政府先后成立。苏维埃政府成立后，立即动员、组织群众，为红军赶做棉衣、棉鞋，安置伤员，邀集铁匠，为红军锻造长矛、大刀；不少青年人还帮助红军挖地主老财窖藏的粮食。当时红军尽管十分困难，但总是把搞来的粮食分一部分给贫苦人民。
红军在永昌、山丹间建立根据地，必然直接威胁马步芳的老巢，视地盘如命的马步青自然不会善罢甘休，蒋介石也连电督战：“过河之匪既已消灭过半，趁此声威，督率所部务于两星期内将其扑灭。”共同的利益，使“二马”拼死也要夺回这些地方。马步芳、马步青连电磋商，召开军事会议，将前线八九万人马全部调集于凉州郊区，重新部署。任命马元海为前线步骑兵总指挥，马彪为骑兵总指挥，马朴为骑兵副总指挥，各率一路，直扑永昌、山丹。胡宗南部杨德亮旅也赶到凉州作预备队。
11月22日，马元海率五个团的兵力首先向凉州西四十里堡红三十军二六三团、二六四团驻守的沈家庄、南魏家庄、北魏家庄、历家寨等地进攻。红军将士坚守堡寨，英勇抗击，后又在野外与敌展开大规模白刃战。激战三天，红军共毙伤敌2000余人，其中被大刀砍死者即在700人以上。红三十军也遭到伤亡。
随后，红三十军主力撤至永昌东部的八坝、七坝等地设防。25日，马元海率三个旅又两个团和部分民团，又向永昌八坝、七坝一线的红三十军前沿阵地进攻，敌飞机、大炮狂轰滥炸，红军前沿围寨房舍均被摧毁。激战两日，方将敌击退。
