毛泽东和中共中央在为建立抗日民族统一战线而运筹帷幄的同时，也在为扩大和巩固西北根据地，实现军事战略计划而日夜操劳着。而这时的军事战略，是同毛泽东和中共中央由“抗日反蒋”到“逼蒋抗日”的政治战略相辅相成的。
在1935年12月瓦窑堡会议上，毛泽东作了军事战略问题的报告。他指出：战略方针应是坚决的民族革命战争，首先把国内战争与民族战争相联系，一切战争都在民族战争的口号下进行。他又指出：当前的军事行动方针是要在40天内完成东渡黄河的准备，利用当前蓬勃发展的抗日形势，积极向山西发展，在发展中求得苏区的巩固。毛泽东在阐述这一主张时，明确指出：目前形势正处在全国大变动的前夜，有利于革命力量的发展，苏区必须迅速向外发展，红军必须迅速得到扩大。
会议经过反复讨论，接受了毛泽东的主张，井通过了《中央关于军事战略问题的决议》。决议提出：“拿三个步骤，达到打通苏联与巩固开展现有苏区的任务”，力争在1936年2月以前巩固陕北现有根据地；在7月以前扩展苏区到山西；之后由山西转进绥远，设法通过外蒙“把苏联红军和中国红军在反对共同敌人日本帝国主义的基础之上结合起来”，尤其是得到苏联在装备和物资上的援助。
从这个决议的内容来看，这时中共中央的军事战略包括两个方面的任务，一是巩固和扩大根据地，二是“打通国际路线”。而这两个任务又是统一的。
其实，早在红军长征途中，毛泽东和中共中央就从战略上考虑过“打通国际路线”的问题。红一、四方面军会合后，毛泽东就曾指出：西北地理靠近苏联，政治上物质上能得到帮助，军事上飞机大炮，对我国内战争很有意义。在毛泽东和张国焘发生分裂之后，毛泽东在俄界中共中央政治局扩大会议上明确提出了“经过游击战争打到苏联边界去”的基本方针，并提出了“打通国际联系，得到国际的指导与帮助，整顿修养兵力，扩大队伍”的任务，长征到达陕北后，因为找到了陕北这块新的落脚点，中共中央曾在 1935年10月一度改变靠近苏联的设想。11月张浩来到陕北后，带来了斯大林关于红军主力可向北方（外蒙方向）和西北（新疆方向）发展，靠近苏联的指示。据此，中共中央又提出“打通国际路线”的战略任务。11月30日，毛泽东在《直罗镇战役同目前的形势与任务》的报告中，提出“开辟我们的苏区到晋、陕、甘、绥、宁五个省去，完成与苏联及外蒙共和国打成一片的任务”。12月瓦窑堡会议作出红军东征，实现三步走战略目标的决定后，中共中央和毛泽东开始着手东征的准备工作。
12月24日，中央军委下达了由毛泽东、周恩来拟订的《关于四十天准备行动的计划》。1936年1月15日，毛泽东、周恩来、彭德怀以西北革命军事委员会的名义发布《关于红军东进抗日及讨伐卖国贼阎锡山的命令》。1月26日，毛泽东等离开瓦窑堡东进，28日到达延长县城。1月31日，毛泽东在延长县城召开会议，进一步研究了东证的行动路线和战略方针，部署了兵力，调整了干部，正式组成“中囚人民红军抗日先锋军”，彭德怀任司令员，毛泽东任政委，叶剑英任参谋长，杨尚昆任政治部主任，下辖红一军团和红十五军团。2月5日，刚刚过完春节，毛泽东带领东征军总部机关从延长县城出发，向清涧方向前进，当行至一条小山沟休息时，毛泽东对随行的总部工作人员说：今天我向你们讲两件事，第一是要注意保密；第二要搞好群众关系，严格遵守纪律，多向群众了解情况，宣传抗日民族统一战线政策，2月6日，毛泽东等到达清涧县袁家沟，当晚下了一场大雪，红军渡河时间不得不推迟。
2月7日，大雪初霁，寒风凛冽，毛泽东来到黄河岸边，他身披布大衣，脚穿一双旧棉鞋，气字轩昂，步履稳健，踏着积雪，伫立河岸，触景生情。
奔泻在崇山峻岭的九曲黄河，作为一道界河，把秦晋二省分开。土皇帝阎锡山依托黄河天险，负隅顽抗。沿河各县的树木全被他们砍光，河岸被削成陡壁，所有的船只都被勒令停在东岸。沿河渡口，明碉暗堡，交通要道部设置了障碍。阎锡山还加强了特务统治，制造白色恐怖，企图拒红军于河西。
毛泽东心里想，渡过黄河必然是一场恶仗。这对毛泽东来说算不了什么！面对莽莽雪原，毛泽东感慨万千，也引起诗兴大发，他以英雄主义的气概写下了《沁园春・雪》这首不朽之作：
北国风光，
千里冰封，
万里雪飘。
望长城内外，
惟馀莽莽；
大河上下，
顿失滔滔。
山舞银蛇，
原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，
看红装素裹，
分外妖娆。
江山如此多娇，
引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，
略输文采；
唐宗宋祖，
稍逊风骚。
一代天骄，
成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱住矣，
数风流人物，
还看今朝。
毛泽东在词中，大笔挥洒，描写北方雪景，又纵横议论，评古今人物，表现出非凡的精神世界。黄土高原，地形地貌，颇具特色，有大片的丘陵，山原上，小山包一个接一个，既不大，也不高，登高远望，四面无数山包绵延起伏，与天相接。因此，毛泽东在大雪纷飞覆盖原野之日，感到山像银蛇飞舞，原似大象奔驰，欲与天公比高低。这既是自然风光的生动再现，又是毛泽东热爱祖国的心境的形象表露。毛泽东由雪景而想象到雪后天晴的壮丽景观。江山如此可爱，岂容日本侵略者和封建余孽横行霸道。在美丽的山河上，曾经培育出无数英雄人物，无论是秦皇汉武，还是唐宗宋祖，或是成吉思汗，他们竞相向祖国壮丽河山“折腰”，但未能使美丽的祖国河山完全称意。毛泽东相信在今天，一代风流的出现，会使多娇河山更加风光。这一代风流人物就是中国共产党人，就是英雄的红军将士，就是广大人民群众。
2月18日，东征军总部在延川县清水关附近的古峪村召开团以上干部会议。毛泽东在会上作了东征形势与任务的报告。他指出：“这次东征有三个任务：一是从外线分散敌人兵力，粉碎敌人对陕甘宁边区新的围剿；二是配合北平一二九学生运动和全国的反内战反饥饿高潮；三是壮大自己的力量，促进抗日民族统一战线的实现。”他还指出：当前，我军的首要任务是如何渡过黄河。阎锡山吹嘘的钢铁山西，我们一定要打破它。同一大，彭德怀、毛泽东下达了东征作战的命令。19日，毛泽东致电各部队：“渡河时间不可参差，一律20号20时开始，以聂荣臻之表为准。”
2月20日20时，渡河战斗开始。毛泽东、彭德怀等亲临岸边指挥。各军团突击队和先头团在预定的渡河点迅速突破敌军黄河防线，控制了河岸滩头阵地。随后积极扩大渡河场点，掩护主力部队渡河。22日，毛泽东率总部工作人员由清涧县河口西辛关渡过黄河，第二天到达义碟镇。到23日，红军全部控制了辛关至三交镇之间的各渡口，占领了横宽50余公里、纵深35公里的地区，随即继续扩大战果。3月初，毛泽东率总部随红十五军团到达孝义以西的兑九峪、阳泉曲一带，红一军团也向总部靠拢。
这时，阎锡山急令晋军3个师10多个团向这一带集结，企图阻止红军东进。毛泽东在大麦郊召开军事会议，决定在兑九峪给敌人以打击。3月10日，毛泽东等从郭家掌出发，登上金斗山，指挥兑九峪战斗。战斗进行了一天，后因发现敌人不是原来的4个团，而是3个师，于我不利，毛泽东当机立断，令红军撤出了战斗。同一天，彭德怀、毛泽东发表了《中国人民红军抗日先锋军布告》，重申了中国共产党建立抗日民族统一战线的政策主张。
撤出兑九峪战斗后，毛泽东于3月12日在郭家掌主持召开了团以上干部会议。毛泽东在会上作了形势与任务的报告。他说：国民党反动派不许我们东进抗日，要阻止我们在黄河以西，这个企图破产了。阎锡山吹嘘的铜墙铁壁山西，我们打进来了。在讲到今后任务时，他说。为了推动全国抗日高潮，我们要迅速东进，调动敌人，同时要迅速地扩大红军，扩大根据地。根据毛泽东的指示，会议确定了新的军事部署，将东征军分为左、中、右路，开始新的作战行动。
毛泽东率东征军总部机关，只带特务团、少数参谋、警卫人员约500人，带一部电台向晋西转移。3月20日到达康城村。毛泽东在干部会上说：左右两路军已经胜利地打出去了，我们是中路军。中路军部队虽少，但是要做大事情。我们要在晋西一带和敌人兜圈子，要准备多走些路，投入新的作战行列。
当红军继续东进时，蒋介石派来的7个师的兵力已进入山西，协同阎锡山拦阻红军。同时，驻黄河以西的国民党军队也沿河北上袭扰陕北根据地。在这种情况下，毛泽东等决定逐步收拢兵力，准备集中歼敌。到4月17日，集中完毕。但在这时，敌人也跟踪围攻过来，企图压迫红军于黄河东岸狭小地区而消灭之。在这种形势下，4月28日，毛泽东、彭德怀分析了山西和陕西、甘肃的敌情之后，致电周恩来和各军团首长，指出：根据目前情况，“方面军在山西已无作战的顺利条件，而在陕西、甘肃则产生了顺利条件，容许我们到那边活动，以执行扩大苏区，缎炼红军，培养干部等任务。另一方面则粉碎卖国贼扰乱抗日后方计划，亦是当前的重要任务。”因此，“我军决定西渡黄河，第一步集结于延长地域”。5月2日，毛泽东、彭德怀下达了渡河命令，规定利用夜晚，分批经清水关、铁罗关西渡黄河。当晚红军开始西渡，到5月5日全部渡完，进至延长、延川、永坪地区休整。毛泽东也于5月2日西渡黄河，4日率总部到达延川县杨家屹台村。5日发表了《停战议和一致抗日》的通电。10日，毛泽东率总部移驻延川县大相寺村。
在大相寺期间，毛泽东于14日至15日召开了团以上干部会议，总结东征的经验。会议在一座寺庙里举侃，庙内的立柱上贴着一副醒目的对联：“顾全大局，反对本位主义；提高觉悟，反对自由主义。”毛泽东在会上作了关于形势和任务的报告。他首先肯定红军东征打了胜仗，唤起了民众，扩大了红军，筹备了财物。同时，他又对一些同志在东征过程中表现出来的本位主义、自由主义进行了严肃的批评，号召大家展开批评与自我批评，提高思想认识，做好革命工作。会议最后由毛泽东作了总结报告，指出：这次会议开得很好，打倒了本位主义。本位主义是害人的东西，打倒了它，我们就有了更加统一的意志，统一的思想。这次会议还决定红军进行西征。会后，毛泽东离开大相寺于21日返回瓦窑堡，受到热烈欢迎。
在历时75天的东征战役中，共消灭敌人约7个团，缴获各种枪4000余支，大炮20余门，扩大红军约8000人，筹款30余万元。这次战役不仅使陕北苏区得以恢复和发展，而且在山西20多个县开展了群众工作，宣传了中共的抗日主张，推动了抗日民族统一战线的发展。但是，东征只完成了瓦窑堡会议确定的三个步骤中的前两个步骤，第三步战略目标即从山西经绥远、外蒙打通苏联的目标并未实现。实际上，红军东征的总的战略目的，正如毛泽东、彭德怀于1936年4月2日致林彪、聂荣臻的电报中所指出的，是通过在山西“创造比陕北更大的根据地，……将此根据地与外蒙连接，与苏联打通”的办法，来“争取迅速对日作战”的中心任务。这个任务没有完成，所以在红军回师陕北后，毛泽东和中央立即部署西征，以图实现“打通国际路线”。
红军东征回师时，虽然发表了《停战议和一致抗日通电》，但蒋介石却无视中共的这一倡议，调集16个师另3个旅，并着手成立晋陕绥宁四省边区“剿共”总指挥部，以陈诚任总指挥，准备对陕甘苏区发动新的“进剿”。中共中央和毛泽东根据这种形势，确定党在今后的政治任务是：保卫西北，扩大和巩固西北抗日根据地，扩大红军，努力争取西北大联合，进而推动全国国防政府和抗日联军的建立，实现对日抗战。据此，赋予红一方面军的战略任务是：向西面进攻，以造成广大的陕甘宁根据地，并向北打通与苏联、外蒙古的联系，向南打通同红四方面军和红二、六军团的联系；东面坚持游击战争；南面争取东北军和其他可以争取的国民党军队走向抗日。执行这三项任务的目的是争取时间、空间和力量，为将来的大发展准备条件。
西征是1936年5月14日至15日的大相寺会议决定的。毛泽东在会上指出：西征的出发点是把包围陕甘的国民党军队，从内线引到外线，打击马鸿逵、马鸿宾封建势力，扩大陕甘根据地，扩大红军；争取东北军、第十七路军及一切抗日力量，促进抗日民族统一战线的形成；迎接红四方面军和红二、六军团北上；开展宁夏局面，打通国际路线，接受援助，以实现对日作战。
据此，会议部署了红军西征甘肃、宁夏的行动方案。
5月18日，在大相寺召开的西北革命军事委员会会议上，以主席毛泽东、副主席周恩来、彭德怀的名义，发布了《西征战役计划》，决定以红一方面军第一、第十五军团和第八十一师、骑兵团共1.3万余人组成西方野战军，由彭德怀任司令员兼政治委员，进行西征。
从5月19日开始，西方野战军分两路相继从延川、延长地区西进。左路军红一军团经蟠龙、安塞到达吴起镇集结；右路军红十五军团经永坪、幡龙之间到达新城堡集结；第八十一师、骑兵团和直属队随右路军跟进。
这时，敌人发觉红军有“进攻宁夏”的迹象，遂调兵由庆阳经曲子、环县、洪德城回援，遗防由东北军派队接替。毛泽东一面致电东北军不要妨碍红军去占领曲子、环县、洪德城，一面于5月26日致电彭德怀，要红一军团立即由吴起镇进至元城镇，派一部向庆阳方向游击，阻止东北军由庆阳北进，相机占领曲子及其南北一线。并指出：在执行此任务时，“以不与东北军正式作战为原则，对马鸿宾则坚决打击之”。6月5日，毛泽东、周恩来致电彭德怀：横山、定边之间的地区是西方根据地的屏障，是北出绥远、宁夏，打通苏联的战略枢纽，应在7月半以前完成初步赤化。
此后，西方野战军按照毛泽东的部署，在彭德怀等指挥下，向西发动进攻，到6月中旬，已占领陕甘宁三省边境的广大地区，完成了西征作战第一阶段的任务。
接着，西方野战军始攻宁夏。彭德怀于6月12日在给一军团首长的指示中说：这次行动的目的是要坚决消灭马鸿宾部，“以便开展宁夏局面，打通苏联”，接受援助，实现对日作战。到7月底，西征部队沿陕甘宁边界开辟了纵横200余公里的新苏区，扩大了红军，征集了大量资财，为随后三大主力红军会师，开展新局面，创造了有利条件。
在西征过程中，西方野战军一面坚决打击马鸿逵、马鸿宾军，一面对东北军开展统战工作，尽量避免同东北军作战。6月中旬至7月初，东北军骑兵军军长何柱国在张学良赴南京参加国民党五届二中全会期间，按照蒋介石的命令，指挥东北军7个师企图向西征军进攻。毛泽东得知后，于7月14日电示彭德怀。对何柱国指挥“进剿”之全部东北军，宜决定消灭其一部，这样并不会妨碍大局，反有利于大局，在对敌两团以上兵力作战时，拟宜集结更优势之兵力，期于一举消灭之。在作战条件不具备时，不妨再引退些，把敌诱至有利条件下以便一举消灭。7月17日，当何柱国以骑六师向红军作试探性进攻时，西方野战军一部一举将其击溃。此后，何柱国鉴于红军已有准备，加之张学良从南京回到西安，遂暂停进攻。在西方野战军官兵的努力下，争取东北军的统战工作也取得了进展。
7月27日，西北革命军事委员会致电西方野战军，明确其在8月份的任务是巩固西线，努力争取东北军和其他国民党军队，以迎接新局面的到来。根据这一指示，西方野战军从8月开始转入以休整为主，准备迎接红二、四方面军北上。
这时，红二、四方面军正在北上途中。
张国焘率四方面军南下后，屡遭失败，内外交困，被迫放弃川康计划。1936年3月，红四方面军复北上，抵达甘孜、炉霍、道孚一带休整。中共中央为实现打通苏联的战略计划，于5月下旬致电四方面军领导人：外蒙与苏联已订立了军事互助条约，共产国际期盼中国红军靠近外蒙、新疆。一方面军自东征回师后正猛力发展陕甘苏区，以渐次接近外蒙；四方面军宜趁此有利时机，速定大计，或出甘肃，或出青海。以便一方面军适时向天水、兰州出动，进行策应。张国焘及红四方面军领导人同意这一方针，准备与上年11月开始长征的红二、六军团会合后，共同北上。同时，关于张国焘取消所谓“中央”以成立西南局，暂与陕北中共中央发生横的关系，同属共产国际中共代表团领导的问题，各方也取得了一致意见。6月上旬，张国焘宣布取消“中央”，成立西南局。同月，红二、六军团到达甘孜地区，与红四方面军会师。7月5日，经中共中央批准，红二、六军团改称红二方面军。7月下旬，经中央批准，由红二、四方面军领导人组成西北局，张国焘任书记，任粥时任副书记。随后，根据中共中央7月20日的电令，红二、四方面军于8月中旬出甘南，形成了与红一方面军逐渐靠拢的有利局面。
这时，中共中央对张学良、杨虎城的统战工作取得进展。8月上旬，潘汉年来到陕北后，传达了共产国际关于希望中共中央尽快打通苏联，取得接济的意见。据此，中共中央确定九、十月间为造成抗日局面，实现西北大联合的最后时机，并以占领兰州、打通苏联、巩固内部、出兵绥远为基本战略方针。8月10日，潘汉年到西安与张学良磋商。张学良对苏联准备接济红军和其他抗日武装的部署颇感兴趣，并对中共中央的计划表示了积极的态度，决心以东北军配合红军行动，占领宁夏，打通国际路线。8月12日，中共中央提出了夺取宁夏的战略计划。其要点是：一、红军同东北军合作，打通与苏联的陆上交通，建立西北国防政府，出兵绥远，以推动全国大规模抗日战争之实现。二、在9月底以前，红四方面军尽可能夺取眠县或其附近地区作为临时根据地，以有力一部，分别攻击陇西和河州，相机消灭毛炳文部和调动马步芳部东援，以支援东北军于学忠部占领兰州，进而控制河西走廊凉州、甘州、肃州三州。三、10月和11月，红军三个方面军在甘肃北部会师，完成进攻宁夏的准备。四、12月，以一个方面军保卫陕甘宁苏区，对付蒋介石军队的进攻；以两个方面军乘结冰期过黄河，消灭马鸿逵部，占领宁夏，完成打通苏联的任务。五、宁夏占领后，红军和东北军各出一部，合组抗日联军先锋军，向绥远出动，直接抵抗日军和伪蒙军的进攻，以此将全国抗日运动推向更高的阶段。
为了贯彻中共中央和军委夺取宁夏的战略计划，红军三个方面军分别出动，攻占了大片地区。至10月，红四方面军、红二方面军与红一方面军分别在甘肃会宁地区和静宁地区胜利会师，结束了长征。
红军三大主力会师后，中共中央和毛泽东针对陕甘苏区粮食、经费困难，难以支撑和蒋介石调集重兵，准备组织“通渭会战”，企图将红军消灭在河东的西（安）兰（州）通道地区的严峻形势，决定提前执行夺取宁夏、打通苏联的战略计划。于10月11日发布了《十月份作战纲领》，决定集中3个方面军主力向北发展，夺取宁夏，扩大以陕甘宁边区为中心的根据地。同时，为统一军事指挥，团结对敌，确定由毛泽东、彭德怀、王稼祥、朱德、张国焘、陈昌浩6人组成军委主席团（周恩来因准备与蒋介石谈判，暂不参加）。
《十月份作战纲领》给红四方面军规定的任务非常明确。一是南向西兰通道地区，形成扇形运动防御，拒阻南敌的进攻。二是迅速完成造船任务，以3个军渡河攻宁。随着战局的发展，红军渡河己刻不容缓。10月24日，毛泽东、周恩来电示彭德怀：“三十军迅速渡河，控制河西岸。”此时，红四方面军已造船16只。朱德、张国焘遂令三十军当晚渡河，未获成功。10月25日，三十军渡河成功。至28日拂晓，红四方面军指挥部和九军渡河完毕。29日，因南线敌人向靖远突进，负责监视靖远守敌及看守渡口的五军已无法向打拉池靠拢，遂奉朱德、张国焘的命令，全部撤至河西的三角城地区，看守船只，休整待命。至此，河东河西两岸的红军被敌割断。这样，中共中央和中革军委夺取宁夏的战略计划被迫中止。
河东红军按照中革军委的部署，逐次东移，诱敌深入，于11月21日至22日在山城堡战役中，歼灭敌胡宗南部1个多旅，给敌人以沉重打击，对促进逼蒋抗日方针的实现起了积极的作用，随后，河东红军按照军委的指示，在环县、定边、盐池之间地区休整，为执行新的战略任务作准备。
为了从组织上保障红军的统一指挥，中革军委主席团于12月7日转发了中华苏维埃中央政府关于扩大中央革命军事委员会组织的命令，决定以毛泽东等23人为委员，以毛泽东。朱德。周恩来、张国焘、彭德怀、任弼时、贺龙7人组成军委主席团，以毛泽东为军委主席，周恩来、张国焘为副主席，朱德为红军总司令，张国焘为总政治委员。
河西红四方面军主力在“打通国际路线”、“配合一方面军夺取宁夏”的口号下，不顾疲劳，英勇进击，迅速击破敌骑五师两个旅的阻击，占领了一条山大部村寨和五佛寺、打拉池一线，歼敌一部。从此，开始了孤军奋战的艰难征程。
10月30日，毛泽东、周恩来致电朱德，张国焘：“九军、三十军暂控制眼井堡大路、三塘驿、五佛寺，休息待机。”准备在击破南敌后，继续北取宁夏。但宁夏战役计划不能实施，使红四方面军领寻人徐向前、陈昌浩深为焦虑。11月1日、2日，徐、陈致电朱、张并毛、周，请示河西部队的行动方针，建议：“若主力不能迅速过河，此方因各种关系不便久停时，即我方决先向大靖、古浪、平番、凉州行。”2日，毛、周致电徐、陈：“你们率四方面军主力暂以现地区为中心向三面扩大占领区域，以一部占领永登，一部出通兰，大的方向仍前不变。”3日，毛、周又致电未、张、徐、陈：“所部主力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，以利交通后方行动。”5日，朱、张电示河西部队：目前最主要的任务是消灭马步芳部，独立开展一个新局面，首先占领大靖、古浪、永登，必要时应迅速占领凉州地区。但在这时，马步青、马步芳部已向河西部队发起了疯狂反扑；根据中革军委和红军总部的指示，6日，徐、陈制定了《平（番）大 （靖）古（浪）凉（州）战役计划》，准备放弃一条山、五佛寺渡河点，集中3个军向平番、大靖、古浪、凉州一带前进，并准备于12日、13日出动。张国煮当日即批准了这一计划。
11月8日，中革军委决定放弃宁夏战役计划，提出了《作战新计划》。这一计划的基本点是红军主力离开陕甘苏区，分南、北两路军东进，进行大规模的战略转移。“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，准备以一年完成之。”10日，中革军委电令四方面军河西部队称西路军，井批准成立以陈昌浩、徐向前为正副主席的西路军军政委员会。中央这个计划是一个带根本性变动的战略计划，它不仅放弃了宁夏战役计划，而且改变了首先造成西北抗日局面的方针和部署。从此，西路军开始独立地肩负“打通国际路线”的战略任务。
11月9日，西路军（包括第五、第九、第三十军及骑兵团、特务团、教导团、妇女独立团等）共2.18万人，由镇虏堡、打拉池、锁罕堡一带分两路向西出动。而他们所面临的敌人有马家军阀部队3万人和地方保安民团约9万人。11日、12日，毛泽东、周恩来先后致电西路军领导人，询问西路军“有单独前进接近新疆的把握否？如遇困难要重返河东时有可能否？”“能否解决衣服问题？”12日，西路军领导人复电：“大靖、凉州地区，人粮较丰，以后筹资、扩红都有大的办法，现时即不能与主力互相策应，依据现在敌我力量估计，我们可以单独行动完成任务。”毛泽东、周恩来于15日复电西路军：“同意你们向凉州进”。
根据毛泽东和中革军委的指示，西路军于平、大、古、凉战役后，11月中旬进入“河西走廊”，占领了凉州、永昌、山丹一线。徐、陈计划待部队稍加休整后便继续西进，第一步占领甘州，第二步移肃州，12月上旬以一部抵安西，力争年底以前接通新疆，取得苏联援助的物资后，再回师策应河东。
11月21日至24日，西路军领导人多次致电中共中央、中革军委和红军总部，反映现全军人数共1.8万余人，部队疲劳，弹药、冬衣缺乏，但士气甚旺；马敌伤亡虽已5000以上，但能迅速补充，继续与我作战；当地地形不便打运动战，群众斗争不易发动，扩红筹资较难；我军战线甚长，人员、弹药有减无增等情况。同时建议西路军如在永昌、甘州间决战不利时，主力可以而且必须移至甘州、肃州问再战。国际接济最好先期或按时到达，如取到接济，可以回击甘、凉之敌，配合红军主力行动。11月23日，中央领导人电告西路军：“‘远方来电正讨论帮助你们，但坚决反对退入新疆。”并告毛炳文部有东撤消息，指示他们应力避消耗战，提倡集中兵力包围消灭敌人一部的歼灭战，着重在凉州、永昌之间各个消灭马部。25日和28日，毛泽东又两次致电西路军领导人，要他们在打破马敌之后，主力应准备东进一步，策应河东，并指出：“远方接济，三个月内不要依靠。目前全靠自己团结奋斗，打开局面。”在作战方面，应当集中主力军于一个有利阵地打马部，不管敌是两三个团还是五六个团，概用此法；敌少，则主力从两翼包围，并以有力一部迂回至敌后；敌多，则以一部钳制其一翼，以主力包围其一翼；不论敌多敌少，正面不使用主力；两翼包围时，不可平分兵力，应置最大兵力于一翼；估计不能胜利之仗不打；总之，不打则已，打则必须有所缴获，与其击溃敌许多团，不如干净消灭敌一个团。他还指出，我的意见把全部 1.8万人集中于四五十里内，进则集中的进，退则集中的退，打则集中的打，不打则已，打则必包围消灭一部。
这样，西路军便根据中央和毛泽东的指示，在永凉地区一线摆开，终日与优势敌人搏斗，从11月22日至12月上旬，连续进行了四十里铺、八坝、水磨关、永昌、山丹等战斗，毙伤敌6000余人，给马家军以沉重打击，西路军虽英勇杀执，视死如归，但经过这段时间的消耗，人员减少至1.5万人，战斗力大大减弱。
在这种情况下，西路军领导人于12月6日连续两次致电中共中央和中革军委，建议河东红军主力乘黄河结冰，迅速向甘北进；如红军主力不来，我们再移主力向甘州逼进，当天24时，毛泽东、周恩来等复电：“远方可于两个半月后将货物送达安西。”“我主力在保卫苏区、消灭胡敌的任务下，暂不西进。”此后，西路军主力即在八坝、永昌一带相机歼敌，争取休整扩红，并以五军固守山丹，准备进占东乐、甘州。
西安事变发生后，中共中央和毛泽东在制定和平解决西安事变方针的同时，放弃了陕甘红军东移的战略计划，改为南下关中地区，以援助东北军和十七路军抵抗亲日派军队的军事进攻。
对于西路军，中革军委主席团于12月14日电示：“西路军目前应在现地加紧休整，进行政治动员，一面争取凉州之补充旅和二马②到抗日方面；一面准备接通和准备一部适时占领安西地区。（总之西路军是负责奠定抗日后方和接通远方之重大使命。）”18日，军委主席团又电示：“你们的任务应基本的放在打通远方上面，限明年一月夺取甘、肃二州。”这样，原拟策应河东的西路军又改为准备西进。
随着国民党来日派何应钦指挥“讨伐军”向潼关集结，直逼西安，张学良、杨虎城决心集中主力以兰州为战略后方进行西安会战。张学良考虑到东北军向西安集中后的后方安全问题，向中共提议，由河东红军出击胡宗南部，巩固西安侧后方的安全，并望西路军派一部力量东出靖远，牵制马家军及毛炳文部，进行策应。于是，中共中央改变了西路军西进的决定，拟令西路军东返。井于12月22日致电西路军征询意见。23日，西路军领导人复电，陈述了东返的困难，“建议西路军仍首先坚决按期执行打通远方任务”。24日，中革军委主席团再次致电西路军领导人指出：“在整个战略方针上看来，西路军以东进为有利，只要二十天至三十天内到达静宁、隆德地区，便可与于学忠、王以哲之八个师配合作战，至少可以钳制胡、毛、曾、关③，而利我主力在东边放手打仗。张学良极盼望你们来，答应在兰州补充子弹、被服。”“你们接电后两天内准备一切意见电告，正式的命令，明天或后天电达。”25日，西路军领导人电复军委主席团，表示坚决执行中央决定，准备东返。
但在这时，西安事变已和平解决。27日，军委主席团电示西路军：“西安事变和平解决，前途甚佳，西路军仍执行西进任务，占领甘、肃二州，一部占领安西，开始西进的时机及如何作战，由你们决定。”12月底，西路军根据中革军委的电令，再次西进。西路军指战员冒着零下二三十度的严寒，饥寒交迫，长夜行军，艰苦至极。马家军尾追不舍，不时突袭。1937年1月上旬，西路军九军一部围攻甘州未下，进驻临泽东南的沙和堡，总指挥部及三十军驻倪家营子，总部直属队和五军一部驻临泽县城，准备略作补充和休整后，继续西进。
可是，就在此时，河东形势又发生了变化。蒋介石扣押张学良，并调兵进逼西安。中共中央和毛泽东一面揭露蒋介石的阴谋，一面与东北军、十六路军联合部署兵力，保卫西安，准备打破蒋介石的进攻。与此同时，军委主席团电令西路军停止西进，在甘州、肃州地区建立根据地，认为这“正是接通远方建立抗日后方的实际行动”。并要求西路军“现勿分兵去安西。西路军领导人考虑到留在现地，四面受敌，处境艰险，电请中央派四军、三十一军来援，东西合力，夹击马敌，争取灭敌一部，为建立甘、肃二州根据地创造条件。1月9日，军委主席团复电指出：河东抽不出部队西援，令西路军团结一致，紧缩编制，人自力战，坚决歼敌。此后，西路军作战更加艰苦，损失重大。
1月16日，中革军委主席团致电西路军领导人，表示“同意西路军在现地休整一时期，集中全力乘机向东打敌，争取尔后以一部西进条件下，并大大向东扩张甘北根据地”。中央再次指示西路军东进，与西安的局势有关。一方面，蒋介石兵临城下，如内战再起，西路军东进占领永昌、凉州一带，可策应河、东部队战略退却。另一方面，这时中共与国民党的谈判正在加紧进行之中。西路军问题是谈判的重要内容之一。中共中央一再指示中共谈判人员，要蒋介石勒令二马停止进攻西路军，让出凉州至肃州一线，作为西路军的驻地。此时，如西路军主力能消灭马敌一部，东进凉州，乃是中共与国民党谈判红军驻地问题的口实。
从1月中旬起，西路军即遭马家军的不断包围和袭击，损失重大，最后全部集结于倪家营子地区的43个屯庄，共1万余人，准备稍加休整即东返。23日，徐、陈致电中央和军委：因敌正防我东进，我快行不易，部队需稍加休整，行前争取在现地或路上乘机击敌，以利东进。25日，军委电示西路军：在骑兵追堵下，欲图急进避战达到东进目的，危险较大，应集结全军，切忌分散，用坚决的战斗来完成东进任务。与此同时，中央电示在南京的潘汉年转告蒋介石：西路军东进，并非增援西安，而是就粮困难；如蒋令马步芳停止进攻，让出凉州及其以西各城给西路军，使该军有粮可食，即停止东进。
马步青、马步芳发现西路军收缩兵力，企图东进后，从1月23日起，先后投入步骑兵及民团共7万余人，向西路军进攻。西路军英勇抵抗，在倪家营子地区展开了一场20多天的血战。
2月中旬，中共中央为避免加剧西安地区的紧张局势，争取与蒋介石达成和平谈判协议，电令西路军放弃东进计划，依靠自身力量，就地坚持，粉碎马家军的进攻，适时完成西进任务。井对西路军领导人提出的出青海大通、西宁一带活动的建议提出批评，在2月17日的电报中指出：“你们（对）过去所犯的政治错误，究竟有何种程度的认识呢？何种程度的自我批评与何种程度的转变呢？我们认为今后的胜利是与过去政治错误的正确认识与彻底转变是有关系的。”
2月21日，西路军为自救计，突围成功。遂进至西洞堡、龙首堡一线。但是，东进并无中央的命令，西路军军政委员会主席陈昌浩有顾虑，遂决定重返倪家营子。26日返回倪家营子后，重新陷入敌人的重兵围攻之中。
为了支援、解救危急中的西路军，中共中央和毛泽东多次致电在西安同国民党代表谈判的周恩来、叶剑英等，要他们申明中共的正当要求，要蒋介石履行诺言，立即令二马停止进攻西路军。同时，中共中央和军委于2月27日决定以第四、第三十一、第二十八、第三十二军和骑兵第一团组成西援军，在司令员刘伯承、政治委员张浩率领下，准备西进增援。然而，这些努力均未奏效。
3月上旬，西路军在倪家营子激战之后，再次突围而出。进至临泽以南的三道流沟地区又被敌人包围，激战5昼夜，于11日突围后又在梨园口遭敌重创，兵力已不满3000人。1月12日，中央电示：为保存现有力量，西路军一是冲向蒙古边境；一是就地分散游击。14日晚，西路军军政委员会召开石窝会议，决定徐。陈离队回陕北向中央汇报情况，余部分3个支队就地游击。至此，艰苦转战4个多月的西路军，终于兵败祁连山。后来，西路军余部七八百人在李先念率领下，沿祁连山西进，经40余天的转战，剩下400余人，抵达新疆，受到中央代表陈云、膝代远等的迎接。
徐向前和陈昌浩离开西路军，于3月16日启程东返。途中历尽艰险，到达延安时只剩徐向前一人。一到延安，毛泽东就接见了他。毛泽东简单问过西路军的情况后，说：留得青山在，不怕没柴烧。你能回来就好，有鸡就有蛋。徐向前向毛泽东建议，再派人找一找陈昌浩，毛泽东表示同意，但一直没找到。原来他在途中留住一位老乡家，大病一场后转回湖北老家，直到抗日战争爆发后才回到延安。
西路军在极端困难的条件下，转战4个多月，先后共歼敌2.5万余人，表现了大无畏的革命英雄气概和牺牲精神。从开婚执行宁夏战役计划，渡河北进，试图打通外蒙古和苏联，到后来放弃北进计划，执行西进任务，策应河东红军和友军，促进西安事变和平解决，西路军都是坚决贯彻了中共中央、中革军委和毛泽东的战略意图的。
中共中央和毛泽东最初派红四方面军主力西渡黄河，是从打通国际路线的战略目的来考虑的。但当西路军失败的消息传来时，西安方面的问题也和平解决，十年内战的历史宣告结束。到这时，打通国际路线已成为不必要的了。此后，毛泽东在为同国民党谈判操劳的同时，领导红军从教育训练、培养干部、加强团结、清剿土匪、巩固后方等方面，为迎接抗日高潮的到来，进行对日作战作了大量的准备。
