红军三大主力会师后，中国共产党中央委员会、中央革命军事委员会按预定作战计划，组织宁夏战役，命令红四方面军一部先行西渡黄河，控制五佛寺渡口，并向中卫、定远营方向活动，准备配合红军第一方面军从灵武、中卫段渡黄河，共同进行宁夏战役。10月20日开始，蒋介石调集10多个师由南向北大举进攻红军。据此，中共中央军委于25日提出，今后作战第一步重点集注意力于击破南线之国民党军，第二步重点集注意力于向北。具体规定红四方面军的两个军先行渡河。其余部队集中阻止南线来犯的国民党军。24日晚，红30军(军长李先念、政委程世才)在甘肃省靖远县之虎豹口(今河抱口)渡河成功;26日至30日，红9军(军长孙玉清、后为李聚奎)和红四方面军总指挥部及红5军(军长董振堂)也相继渡河。渡河总兵力达2.1万余人。28日为加强对各部红军的统一指挥，中央军委任命彭德怀为前敌总指挥兼政治委员，刘伯承为参谋长。30日，下达海(原)打(拉池)战役计划，在南线重点打击国民党胡宗南部。红四方面军主要领导人张国焘却令红4、红31军调离前敌总指挥部指定的作战位置，海打战役计划落空。
被迫中止11月初，南线国民党军胡宗南部已打通增援宁夏的道路，隔断河东红军主力与河西红军的联系，宁夏战役被迫中止。这时河西红军已占领一条山大部村寨和五佛寺、打拉牌一线。此时，红四方面军指挥部致电中央军委和红军总部，提出所在部队地处人烟稀少，粮缺水咸，大部队不便久停。建议若主力不能迅速渡河，河西部队决先向大靖、古浪、平番、凉州行进。11月3日，中央军委电复河西部队，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。5日，张国焘致电河西部队，指令他们以消灭马步芳部为主要任务，独立开展一新局面，首先占领大靖、古浪、永登地区，必要时应迅速占领凉州地区。6日，河西部队向中央军委提出《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，向大靖、平番、古浪、凉州前进。张国焘当日批准了这一计划。9日，河西部队开始西进。8日，中共中央和中央军委复电红军总部和红四方面军，河西部队称西路军，以陈昌浩、徐向前任西路军军政委员会主席和副主席。9日，西路军军政委员会率第5、第9、第30军及骑兵师、特务团、教导团、妇女团等，由镇虏堡、打拉池、锁罕堡一带分路向西出动。
英勇作战此后，西路军在甘西北的古浪、永昌、山丹、高台、倪家营子等地区，同马家军(指马步青、马步芳部)的优势兵力进行了4个多月的英勇作战，共毙伤俘马家军约2万人，但西路军也遭到严重损失。1937年3月中旬，终因力量悬殊，西路军归于失败。余部不满3000人。14日，根据西路军军政委员会议决定，徐向前与陈昌浩离队，徐向前在陈昌浩的坚决要求下，与其离队(对于徐向前离队的说法颇多，以下是本人在当代中国出版社出版的《徐向前传》中节选的一段。当时徐向前并不准备离队，会议中他曾说:"这支部队是我们从鄂豫皖带出来的，到了这个地步，我们回去干什么?大家都是同生死、共患难过来的，要死也死到一块嘛!"这是徐向前的肺腑之言。他知道两个领导人离开部队将要造成的影响。但是，陈昌浩带着不容分说的口气又说:"这是军政委员会的决定。向前留在军中，目标太大，很不安全，不利于部队的分散行动。"这话当然也包括指他自己。"你们走吧，赶快回去向中央汇报去。"还有人这样提出。
