1936年10月，三大主力红军胜利会师后，奉中革军委命令，红四方面军一部在徐向前、陈昌浩率领下西渡黄河。10月31日至11月5日，占领一条山，击退敌人多次进攻，歼敌1000余人。11月11日，河西部队组成红西路军。14日，红9军攻占古浪县城。18日，经敌人多次围攻，红9军损失惨重，撤出古浪城，转移至永昌以东地区。红30军16日进占凉州西四十里铺，18日攻占永昌。21日，占领山丹。随后红5军进驻山丹。从11月中旬到12月中旬，红西路军在永昌、山丹一线与敌人多次发生激战，歼灭大量敌人。但西路军也伤亡很大，由西进时的21800余人减至15000余人。

    1937年1月1日，红5军攻占高台县城。1月上旬，红30军及红西路军总部进驻临泽倪家营子。1月中旬，马步芳、马步青调集4万余兵力，以红5军驻地高台为突破口，开始对红西路军发动大规模进攻。20日，血战9昼夜的高台城失守。23日，临泽县城失守，守城部队遭重创后突围至倪家营子，与红西路军总部会合。2月1日，马元海集中5万余兵力向固守在倪家营子的红西路军发动进攻。21日，红西路军从倪家营子突围。22日，取得西洞堡战斗的胜利。26日，红军返回倪家营子。3月11日，红西路军从倪家营子突围至祁连山要道梨园口。12日，与追敌发生激战，红西路军损失惨重，部队只剩3000余人。

    3月14日，红西路军军政委员会在石窝山召开紧急会议，组成红西路军工作委员会，李卓然负责政治领导，李先念负责军事指挥。红西路军余部分成左、右和机动三个支队，左支队由李先念指挥，右支队由王树声指挥，机动支队由张荣指挥。右支队在康龙寺等地发生多次激烈战斗，部队被打散。机动支队在白泉门、班达沟一带被敌人打散。4月16日，左支队走出祁连山。4月底，红西路军余部到达甘肃、新疆交界的星星峡，剩余420余人。5月1日，在中央代表陈云、滕代远的迎接下进入新疆。