彭德怀为了保障后方机关安全，并进一步迷惑敌人，诱使胡宗南在指挥上再犯错误，摆了一副东渡黄河的架式。他命令中共西北局和各后方机关从佳县移至黄河以东，指示陕甘宁晋绥联防司令部带一些电台过河，同时派出一部分兵力佯动。
  敌军果然上当。胡宗南的测向电台及侦察兵报告说，西北共军正“仓皇逃窜”，共军到了佳县已经弹尽粮绝，把大炮都埋了。胡宗南断定西北野战军主力将渡河东去，严令各军“迅速追击，勿失此千载良机”。令刘戡率五个旅向佳县急速前进，于8 月16日进到绥德义合镇地区；又令钟松率整编三十六师由榆林南下，与北进主力会台。胡宗南企图迫使我军于两河（黄河、无定河）之间决战，在榆林、米脂、佳县三角地区歼灭西北野战军。
  敌三十六师这次援榆，经过长途的急行军，沿途掉队人马很多，到达榆林时官兵极度疲乏，打算在榆林附近“喘口气”。但在第二天的下午又接到胡宗南的命令：迅速从榆林南下，以便南北两面部队配合行动，把解放军主力压迫到米脂、佳县地区，一举围歼。命令还说要派飞机于翌日早晨将熟食给养空投于榆林飞机场，补给三十六师。该师当时既缺粮又缺钱，临时向驻榆林的国民党中央银行分行借了一部分急需款，并把各旅的辎重营和团的运输部队留在榆林接受空投，而后追送前线。可是，三十六师眼巴巴盼到的给养却少得可怜。西安只是在14日的早晨9 点钟左右，派出四架运输机，投下一些发酵酸臭的熟食大饼。这点给养，杯水车薪，无济于事。三十六师只好饥肠辘辘地踏上南下的道路。当行至归德堡附近，遇到我军抗击。该师处在敌情不明、地形不熟、民情不了解的情况下，既不敢进，又不敢退，亦不敢留在原地，怕中了解放军的圈套。钟松只好决定当晚全师赶至鱼河堡附近露营，并严禁部队闯入堡内，以防不测。第三天，三十六师在南下的途中，与我当地武工队打了一阵后，才攻占了镇川堡。使钟松兴奋的是，堡里还有没运完的一部分存粮。然而，钟松万万没有想到，得到这一部分粮食，使他改变了原先准备在镇川堡等待补给的计划，加快了三十六师的下一步行动，从而加速了它的灭亡。
  彭德怀对这个三十六师特别“关注”，下令准确侦察其编制、兵员实数和轻装程度；部署部队严密监视它和刘戡部队的行动方向。他认为这个师虽是胡宗南三大主力之一，但经过长途行军，严重减员，已是疲惫之师，而且钟松利令智昏，孤军冒进，成为一支“骄兵”。彭德怀说：“‘骄兵必败，！
  要利用三十六师的弱点消灭它。“彭德怀把野战军主力隐蔽集于镇川堡东北地区待机，命令各部观察地形，准备战场，计划首先吃掉这个师。
  南北对进的刘戡、钟松两军加快了行军速度，相距只有百里左右了。如南北之敌会合：东向封锁黄河各渡口，并控制无定河及米脂、佳县之线，我中央机关和野战军主力便会被挤压在米脂、榆林之间南北三四十里，东西五六十里的狭小地区内。这片地区，北面是浩瀚的沙漠，东面是滚滚黄河，西、南是无定河和敌军，我军将处于侧水侧敌，回旋余地很小的困难境地。中央领导的处境则更危险。
  面对这种严峻形势，彭德怀有些担心。他在与参谋长张文舟等人研究如何保障毛泽东和中共中央的安全时，不禁满头是汗。他把军帽摘下来放在桌子上，时而细看地图，时而来回踱步，沉思了一会对张文舟说：“必须切实
  保障党中央的安全，要给中央以安全感。“
  为确保万无一失，他命令许光达率领第三纵队，到乌龙铺、曹庄一带接应和掩护中央机关。然后，他又急电中央军委和毛泽东，请他们向佳县西北方向转移，靠近野战军主力。
  8 月14日8 时，中央军委来电询问彭德怀：钟松明日进攻目标是米脂；刘戡五个旅16日上午可到绥德，我明日可集中八个旅在归德、镇川线以东、以北的山地歼灭钟松，不知部署来得及否。
  同日14时，彭德怀向中央军委报告：刘戡令第三十六师向米脂前进，我们准备歼击该敌，总的意图是，集中二、三两纵，教新两旅，由西北向东南歼击第三十六师于李家沟、鱼河堡、上盐湾及其以北地区。
  按此意图，我三纵14日晚集结于庙儿梁附近，二纵15日晨集结于石窑坪附近，均在镇川堡西北。教导旅15日集结于西岔东北地区，一纵在归德堡、鱼河堡之线，另派出小部兵力在三岔、归德一线节节佯败，引敌前进至上盐湾东北高地。
  8 月17日，刘戡率主力北进至吉镇以南地区。同日，钟松将第三十六师分为两个梯队，以第一二三旅为第一梯队，由镇川堡向佳县西的乌龙铺突进。
  依据钟松分路前进情况，彭德怀断定其主力必将经过沙家店地区，便决心在其未与刘戡靠拢前，运动中将其歼8 月18日3 时30分，彭德怀发布“以伏击姿态歼灭该敌三十六师”的命令。命第三纵队（并指挥绥德军区分区两个团）以一部兵力吸引钟松的第一梯队。该纵队主力抗击刘戡所部，阻止该敌与三十六师会合。集中一、二两个纵队和教导旅、新四旅，先歼灭三十六师的第二梯队，再歼第一梯队。
  当天上午，野战军主力与敌交锋，因天降大雨，敌第二梯队仓皇撤至沙家店地区。
  当日晚，野司接电报得知，葭芦河因大雨水涨，不能徒涉，毛泽东和中共中央机关无法向北转移，已冒雨改行西北方向，尚未脱离险境。这几天，彭德怀每天只喝几口小米粥，很少睡眠。他长时间坐在指挥所里，用手指在地图上估量着两路敌军相距的里程，板着脸一言不发。指挥所里鸦雀无声，参谋们进出窑洞，都轻手轻脚，生怕打断他的思路。
  据敌军将领回忆，整编三十六师18日进至乌龙铺以南地区，同我军约一个旅的兵力发生战斗。我军且战且退，不即不离，紧紧牵住三十六师。将近黄昏，敌三十六师第一二三旅前进到乌龙铺北山，与刘戡指挥的整编第五十五旅取得了联系后，在北山露营。第五十五旅在距离第一二三旅右翼约20里的山梁上露营，此时，钟松认为万事大吉了，于是率领着他的指挥部和第一六五旅大部人马由镇川堡进至沙家店。
  当晚1 点钟的时候，敌一二三旅旅长刘子奇突然接到钟松十万火急的电报，说解放军分几路逐渐向沙家店靠近，命他迅速向师部集中。第一二三旅与师部的驻地相距虽仅30余里，但中间须经过几道大山梁和深沟，沿途又没有部队掩护，况且旅的正面还处在战斗接触状态下，因此刘子奇不敢夜间行动，怕中途遭到解放军伏击。他同旅参谋长研究了一下，决定由本旅掩护，把配属的第一六五旅四九三团先行撤走，按指定的路线到师部归还原建制；第一二三旅在天明之前撤下，随四九三团跟进，相互掩护，避免意外。
  实际上，8 月18日上午，敌第三十六师第一二三旅及第一六五旅第四九三团进至乌龙铺以北之刘家沟，已被我第三纵队一部及绥德军分区第四、第
  六团箝制于该地。钟松整编三十六师师部及第、一六五旅（欠四九三团）由镇川堡取道沙家店向乌龙铺前进，进至常高山时，受到我第二纵队及教导旅的攻击。但因攻击时机过早，迂回部队未赶到，我未能歼敌。敌退至泥沟以北、张家坪以南地区构筑工事。我第一纵赶至沙家店附近地区隐蔽集结。
  18日战斗后，刘戡并未增援钟松而率主力五个旅继续北进。19日占领神泉堡和佳县城。彭德怀分析两部敌军态势，判断敌军并未摸到西北野战军意图，决心仍先行歼灭第三十六师。同时，适当调整了部署，以新四旅抗击回援之敌一二三旅。
  19日，彭德怀报告中央军委：“拟于明天拂晓包围沙家店附近敌之两侧而歼灭之。得手后逐次向东北各个歼击之”。20日3 时，毛泽东亲拟中央军委复报：“完全同意你对三十六师的作战计划。”此时，毛泽东和中央机关已转移至镇川堡正北80里之梁家岔地区（老苏区）与主力会合，从而结束了自小河出发以来19天艰苦的长途行军。
  8 月20日拂晓，西北野战军第一、第二纵队向敌整编三十六师发起攻击。
  该师第一二三旅为解其师部之围，由乌龙铺折回，被教导旅和新四旅包围于常高山附近。彭德怀命令：坚决把一二三旅消灭掉，不能让它往西靠。就这样，三十六师的两个旅被分割两地，全部被包围，敌前后两个梯队无法相顾。
  为了在刘戡赶到之前迅速消灭被围之敌，彭德怀发出指令：“彻底消灭三十六师，是我西北战场由战略防御转入战略反攻的开始，收复延安解放大西北的开始”；要发扬无限英勇的精神，“立即消灭三十六师，活捉钟松，号召你们本日黄昏以前胜利完成战斗任务！”西北野战军主力如猛虎下山，挟着万钧之势，向钟松部扑过去。战斗异常激烈，下面是敌第一二三旅中将旅长刘子奇的一段回忆：19日早晨6 时左右，孙团（指整编第一六五旅孙铁英团）已到达乌龙铺南面山梁，整第一二三旅的第三六八团及旅部刚通过乌龙铺，第三六七团还在后面的北山坡。这时候听到了沙家店方面的枪炮声，知道战斗发动了，而且枪声愈来愈紧，战斗形势发展得很快。