刘子奇认为时机急迫，即就地召来各团长研究当前情况和地形，为急求解除沙家店师部之围，决定全旅离开孙团行动，取捷径直接向进攻师部的解放军感受威胁最大的左侧翼急进，当即将部队重新部署行动，以第三六八团为先头团，并派一个营为先遣队（大约是第三六八团第一营）占领常高山北面的制高点，以掩护旅主力进出常高山。
  先遣队将进至常高山山麓时，突然遭到正前方和右侧方的解放军猛烈射击，前进受阻。这时旅主力已进到一处地形狭长而比较低洼的山梁上，亦稀疏地受到解放军的火力射击。预定夺取的制高点，已被解放军占领，这是两方的关键性地点，我旅一定要夺到手才有活动余地。在严令第三六八团迅即攻占制高点的同时，也考虑到防守的问题，当令各部队就地构筑工事，作好防卫准备。由于解放军居高临下，先遣队几次冲锋都被打垮，旅山炮营的3 门山炮以齐射火力支援亦无效果。山炮营原有12门日式山炮，因在陕北山区窜扰半年，人员大减，驮马倒毙很多，9 门山炮先后被送进了后方仓库，随营携带的3 门炮只剩下40余发炮弹，火力不够，起不到支援步兵的作用。先遣队攻击受挫后，发现解放军逐渐向两翼延伸战线。为顾虑旅的侧背安全，由第三六七团派出一个营占领左侧方山梁担任掩护，并配合正面先遣队的攻击，另派出一个加强排占领后方的一处最高点担任掩护，并同刘戡部取联络。
  但是派到左侧的那个营将要到达目的地时，就遭到隐伏在山梁后面的解
  放军的猛烈冲击，营长当场被击毙，官兵死的死，散的散，全营瓦解。
  这时已过中午，同师部联络中断，只好直接发电与胡宗南和刘戡联系。
  当时已经看出自己在地形和战况上都处在不利的形势下，我想此尚有转圜余地的时机撤退，经同两位团长研究，第三六七团团长同意，第三六八团团长反对，意见不一致。原来他们各有打算，因为向后撤退，按当时部队部署具体情况，须要第三六八团担任掩护旅的撤退任务，该团长怕以后不能脱离接触，部队撤不下来，所以反对。
  正在这时，接到了胡宗南电报，指示固守待援，并派飞机参加战斗。随后又接着刘戡电报说，已令整编第五十五旅就近增援，他率主力随后就到。
  从此战况愈来愈紧，形势急转直下，各个阵地俱遭到解放军猛烈炮击，工事多被摧毁，守兵不断伤亡。先遣队队长被击毙，残余官兵被俘。解放军由正面和右侧同时发动反攻，以泰山压顶之势从两面高山杀下，向第一二三旅全线阵地猛冲，有的阵地被连续冲击发生白刃肉搏，死伤枕藉，炮兵营长亦遭炮火击毙，山炮一门被击毁，两门因无炮弹已成瘫痪，骡马被打得四散乱奔。派往后面任掩护并与援军联络的一个加强排也无影无踪。
  在战斗紧张时候，虽由西安派来三架飞机参战，投下几枚小炸弹，对英勇善战的解放军丝毫没起作用。
  首先第三六八团阵地全部被摧毁，团长失踪，官兵无一人撤回。由于一个团被消灭后，旅只残存三个小山头的阵地，解放军的火力更加猛烈地集中在块狭小的阵地上，更显得锐不可挡。第三六七团的大部官兵伤亡，阵地失守，电台被炮弹打得粉碎，同各方联络断绝，情况不明。各路援军均被解放军阻击未到，而解放军则不断向阵地周围涌来。这时，我们看到前途已经绝望，立即带着残部突围，多次冲击俱未成功……
  就在这个时候，绥德警备区四、六两团，在司令员吴德峰的率领下，于乌龙铺以西的石板村和沙柳滩，跟刘戡派出支援钟松的整编十二旅、五十五旅展开激战，一举击垮刘戡的警卫连，若不是刘戡跑得快，差点做了俘虏。
  直到黄昏前，刘戡的部队距离钟松的阵地还有30多里。孤军深入的整编三十六师，只能束手就擒了。
  骄横一时的钟松，盼援军无望，暴跳如雷。眼看形势急转直下，阵地相继丢失，电台亦被击毁，各方联络断绝，便和一六五旅旅长李日基等换衣化装，乘黑夜逃跑了。
  西北野战军经过激战，当天黄昏歼灭了整编三十六师师部及两个旅，共6000余人。战斗结束后，敌整编第一二三旅旅长刘子奇身着士兵服装，混在俘虏队伍里。这位国民党旅长，是典型的行伍出身，从二等兵到旅长，戎马生涯几十个春秋，来一二三旅前，曾是汤恩伯的参谋长。
  他被认出来后，在我军几名士兵看押下，步行18里路，来到一个村子里的破窑洞前。只见一个穿灰布军装的人，中等个子，黑红脸膛，腰里扎根皮带，脚下穿双布鞋，大步迎上来。
  刘子奇万万想不到，这就是使自己成为败将的大名鼎鼎的彭德怀。
  刘子奇见过彭德怀之后，得知《晋绥日报》有一条消息说，被解放军俘虏的李昆岗、李纪云、麦宗禹联名致电，向刘子奇和所属官兵表示慰问。
  电报原文如下：闻兄等在陕北沙家店战役被解放，在兄等或懊丧莫名、恐惧终日，但弟等闻讯之后，却深为兄等庆欣，因弟等来解放区之后，倍受优待，生活毫无
  痛苦，而且亲身体验到民主自由生活的愉快，既不做蒋介石反民主内战的工具，也不做美帝国主义侵略中国的清道夫，解除了内心与精神上无限桎梏，认识了中华民族解放事业的正确道路，甚愿等剔除烦恼，携手共进，为实现我国的独立自由民主和平而奋斗。
  电报后面的署名是：前一六七旅旅长李昆岗，三十一旅旅长李纪云，一三五旅代旅长麦宗禹，一二三旅三十六团副团长何于林，三十一旅副旅长周贵昌，参谋长熊宗继，九十二团团长谢养民，一三五旅参谋主任祖舒，政治部副主任王交云，四○四团团长陈简，四○五团团长萧伯廉，八十六师二五六团团长李含芳，团副康俊昌，陕西第二区行政督察专员严察师。
  刘子奇同这些老相识见面了，他的原部下何干林风趣地说：“我是先来给旅长打前站的，现在房子也号下了，一切都准备好了，旅长也到了。”
  此后，刘子奇参加了革命队伍，任第一野战军司令部参谋处参谋，主编《野战军》杂志。
  毛泽东十分关注沙家店一仗。他心里很清楚，这是争夺西北战场主动权的关键一仗。如果打好了，就会迫使胡宗南收缩兵力，西北野战军可以外线出击，从根本上改变西北战局。如果打不好，我军就只有北走神府，进入晋绥。这是一步死棋。
  通往西北野战军的电活铃响了，一直守在旁边的毛泽东一把抓起。
  “你是李德胜吗？”彭德怀在电话里问。
  毛泽东已经预感到胜利，他稍稍停顿了一下说：“不，我是毛泽东。”
  彭德怀开始有点诧异，可他突然意识到，毛泽东放弃自己的化名，公开了自己的身份，这说明西北战局已发生根本性的变化，中央机关再也用不着躲躲藏藏了。他兴奋地说：“毛泽东同志，我向你报告，我军已全歼钟松整编三十六师。”
  第二天，8 月21日，毛泽东兴冲冲地赶到西北野战军司令部。他握住彭德怀的手说：“打得好，你们打得太好了。”
  然后，他坐下来，掏出火柴点着一支烟，笑着说：“沙家店这一仗确实打得好，对西北战局有决定意义，最困难时期已经过去了。用我们湖南话来说，打了这一仗，就过坳了。”
  他使劲吸了一口烟，挥了挥手，用一种非常坚决的口气说：“现在我们要打出去，到胡宗南的家门口去打，还要吃他的东西。”
  在西北野战军发起沙家店战役，调动胡宗南集团主力北进的时候，晋冀鲁豫野战军的陈、谢集团乘隙由晋南、豫北交界处南渡黄河，出击豫西，直逼潼关，严重地威胁着胡宗南集团的指挥中心——西安。
  胡宗南为解关中之危，遂令其整编第一军、整编第二十九军主力八个旅南下应急，仅留少部兵力在陕北战场担任防御。
  1947年9 月17日至20日，敌先后将榆林之第二十旅、延安之第一六七旅以及运城的第八十三旅、第八十四旅等部空运西安。作为延安外围据点的绥德、于长、清涧至延长的100 多公里交通线上，只有廖昂率整编七十六师师部、第二十四旅及一六五旅残部等不足两个旅的兵力担任守备。黄龙山区仅有6 个团的兵力分散防守。
  彭德怀看出了这个破绽，立即致电中共中央军委，利用胡宗南在延安以北兵力薄弱的机会，用拔钉子的办法，夺取他们控守的据点。
  彭德怀把作战目标选在延川和清涧之间。他决定野战军各部内、外线配合作战，先攻延川、延长，同时准备打援，得手后再攻清涧、子长。
  9 月24日，彭德怀令王震率第二纵队由甘（泉）、富（县）、洛（川）
  线节节击敌，逐渐转向关中，与王世泰第四纵队靠拢，进行外线作战。第二、第四纵队会合后组成外线兵团，统归王震指挥，开辟黄龙山区工作。这个部署既可以适时转向外线，解决粮食困难，又能迷惑敌人，使胡宗南部误认为西北野战军主力意欲南进，以牵制其兵力，有利于野战军在内线各个歼灭延安以北的孤立据点之敌。
  遵照彭德怀的命令，王世泰率领第四纵队由白水县北上黄龙山，第二纵队于9 月23日巧妙绕过延安，一举攻下劳山，然后到南泥湾休整。
  第二纵队的指战员再次回到他们曾经洒下汗水的南泥湾，这块被誉为陕北“小江南”的地方，已被国民党军队糟踏得不成样子，那块镌刻着毛泽东、贺龙题词的碑石被推倒了，刷在墙上的标语被铲净了，当年“鲁艺”为他们演出《打渔杀家》和《三打祝家庄》的礼堂，到处都是粪便和尿迹。