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。
随着国民党亲日派何应钦指挥“讨伐军”向漠关集结，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。并于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、十七路军联合部署兵力，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，人自为战，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，中映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28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。并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、滕代远等的迎接。
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。从开始执行宁夏战役计划，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。
