5月19日和20日，西方野战军以红1军团为左路军，红15军团为右路军，相继从延长、延川地区西进，先后到达吴起镇、新城堡地域集结。彭德怀依据宁夏军阀部队布防情况，决心以右路军向西北方向发起进攻，伪装夺取宁夏，调动环县、庆阳的国民党军第35师回援宁夏;左路军向西南方向行动，求歼回援之敌于运动中。5月28日，右路军一部袭占宁条梁，另一部进攻安边未克；随后，右路军主力即向西进击，先头部队于6月12日占领同心城，主力进到王家团庄附近，截断了第35师北退去路。与此同时，左路军向曲子、环县方向急进。6月1日，红2师在曲子歼灭第35师骑兵团一部及第105旅2个骑兵连。6月3日，左路军主力在阜城地区全歼驰援曲子的第35师 6个步兵营，击溃2个骑兵营；接着乘胜占领环县、洪德城、三岔及其间的大片地区。在此期间，红29军一部也进至元城、曲子、合水之间地区，配合左路军行动；红28军加入了西方野战军序列，与第81师等部组成中路军（亦称北路军），接替右路军围攻安边，夺取堆子梁、城川等城寨的任务。6月15～27日，右路军在中路军配合下，相继攻占定边、盐池、王家团庄和豫旺(今下马关)，歼灭新7师2个骑兵营及当地民团；左路军攻占七营、豫旺堡。7月，红军在红城水、安边、七营等地击退了国民党军数次反扑，巩固和扩大了占领地区，新、老苏区连成一片。红军在新开辟地区发动群众，建立政权，扩大红军，征集资财，并对国民党军开展抗日统一战线工作。东线红军和地方武装经过两个多月的作战，疲惫和消耗了国民党军，有力地配合了西方野战军的作战。7月底，西方野战军主力集结在豫旺地区休整，战役胜利结束。