涼州城西的一些戰鬥。紅軍先頭部隊到達城西四十里鋪，騎五師祁明山旅來犯，激戰數小時，祁不支而退。馬祿旅又在三十里鋪攻擊紅軍，韓起祿旅在四壩一帶與紅軍相持。30日，馬元海令劉呈德團、祁明山旅再度進犯四十里鋪，紅軍3000餘人勇猛衝擊，馬部潰退。馬元海復督促進攻，紅軍放棄四十里鋪及其附近堡寨，但馬元海亦死傷士兵及民團百人。
12月2日，朱紹良飛抵涼州，面囑馬步青限期消滅河西紅軍，並令楊德亮旅抵涼州，歸馬步青指揮。又派空軍第十五隊駐涼州，由毛邦初指揮助戰。馬步芳遂以第五縱隊司令名義，命令楊德亮旅扼守涼州各要道，使其無能立功。
永昌戰鬥。12月1日，紅軍西路軍總部、第三十軍、九軍佔領永昌，第五軍佔領山丹。第三十軍的八八師、師佈防於豐樂堡、八壩、水磨一帶，馬彪攻擊，無法動搖紅軍陣地。馬元海遂繞道攻永昌，馬彪及馬樸攻山丹。馬元海會同韓起祿旅、祁明山旅攻擊豐樂堡、八壩、水磨，混戰終夜，有時自相踐踏，毫無收穫。馬元海令劉呈德由徐家堡一帶突擊，劉團迭受重創，死亡900多人。馬元海電馬步芳，深責劉團作戰不力。馬步芳提出“寧死一萬人，不失一寸土”的口號，驅迫民團以密集隊形衝鋒，往往積屍如山。從3日到4日，馬元海多次向紅軍進攻，均無功而退。5日，以馬祿旅牽制紅軍兵力，主力轉攻永昌城東三十里鋪，攻陷幾個莊堡，馬步鑾團截獲紅軍歌舞團男女團員數十人。此後數日無大戰。9日，蔣介石自西安電馬步芳：“過河的紅軍，既已消滅過半，應乘此聲威，督率所部，務於兩星期內將其撲滅。”又謂：“民勤極關重要，妥爲佈置，倘遇警報，務須死守待援，切囑。”但馬步芳卻不以爲然，對其部屬說：“中央命我兩星期消滅紅軍，可是中央軍打了多少年，爲啥不能消滅紅軍？民勤地方邊鄙，又有什麼重要值得死守？”此後，12月12日西安事變發生，馬步芳電馬元海嚴守秘密，不得泄露，觀望數日，直至18日才發電討伐張楊。前線軍心也有動搖，故十幾天無大戰事。20日後，永昌周圍纔不斷髮生激戰，26日夜，紅軍放棄四周莊堡，集中於永昌城內。27日，馬元海以馬步鑾團，配以西寧民團，攻永昌西門；以劉呈德團，配以保安旅韓忠良部及循化民團，攻永昌東北城角；以韓起祿爲機動部隊，截擊突圍的紅軍。駐涼州的空軍的戰鬥機3架助戰。各路均受到紅軍阻擊，死傷600餘人，1架戰鬥機亦被擊傷。馬元海被迫改攻爲圍。28日早2時許，圍守城東門外的劉呈德團，發現城內沉寂無聲，派兵偵探。始知紅軍已轉移陣地，棄永昌西進。遂闖入城中，僅獲紅軍後勤工匠及駱駝。馬元海專電報稱“攻克永昌城”，馬步芳轉向軍事委員會邀功，並派馬德等前往慰勞，又令郭學禮、魏敷滋、馬師融等人，以“青海省黨政代表團”名義前去慰勞。29日，馬元海電稱紅軍“有進攻民樂模樣”，馬步芳以民樂接近扁都口，恐紅軍進入青海，急令韓起功旅和民樂民團於洪水河堵擊，又派門源民團布哈公、南木卡部扼守扁都口。時馬步青爲保存實力，將其騎五師祁明山旅撤回涼州，僅留其馬祿旅、韓起祿旅繼續作戰，馬步芳心雖不滿，亦無法制止。
山丹戰鬥。12月20日至28日之間，馬忠義、陳嘉禾、馬得勝等部督率民團，犯山丹縣境之十五里鋪、十里鋪及五里鋪，均被紅軍擊潰。馬樸部繼來，又被擊退。29日，轟炸機兩架轟炸，紅五軍收縮于山丹城內。馬彪、馬樸嚴令進犯，激戰竟日，毫無進展，只得採取包圍形勢。30日夜，紅五軍撤出山丹，第二十三師三十七團團長、團政委、營長、連長4人犧牲，大部隊繼續西進。馬部上報則層層加碼，馬彪等向馬步芳報稱，“攻克山丹”。馬步芳向軍事委員會則報稱：“我軍冒險犯難，將紅軍勁旅擊潰，克復山丹縣城。”
高臺戰鬥。12月下旬，紅軍進向甘州。馬步芳恐重蹈涼州城的覆轍，嚴令韓起功旅死守甘州城。馬元海緊跟紅軍尾後騷擾。29日夜，紅五軍先頭部隊，繞渡甘州城西的黑河，韓起功派甘州民團截擊，僅有小接觸，又恐甘州城有失，立即撤回守城。但紅軍未向甘州城進攻，轉向城西南的龍首堡、甘郡堡、黑河及倪家營子一帶前進。1937年元月14日，紅五軍二十四師、二十三師克復高臺、臨澤。17日，馬元海令韓三成率民團向高臺西門外的紅軍大碉堡進犯，竟殘忍地放火燒燬該碉堡。18日，紅軍圍攻譚呈祥扼守的李家堡，譚呈祥受傷，士兵被斃近百人，賴以向堡外院落澆油燃燒而倖存。19日，馬樸進犯臨澤，紅軍援軍驟至，馬樸潰退。20日，集中兵力犯高臺，以馬忠義團、馬得勝團攻西城，馬祿旅、韓起祿旅、韓進祿所率民團攻東北城角，馬樸旅、陳嘉禾率民團攻東南城角，馬兆瑞糾集其民團爲預備隊。高臺城於1929年地震倒塌，無險可守。拂曉，馬樸旅之馬忠義團闖入城內，發生巷戰，各路均迫民團爲前驅，以大刀肉搏，死傷慘重。紅軍浴血奮戰，犧牲3500餘人，五軍軍長董振堂、政治部主任楊克明，二十四師師長吳代朝，九軍十三師師長葉崇本、參謀長劉培基等均壯烈犧牲，高臺失陷。馬步芳據報，電蔣介石、何應欽、朱紹良邀“功”。《青海日報》一天之內，連發三次號外。馬步青又將其韓起祿旅撤返涼州。
臨澤戰鬥。堅守沙河的紅軍，於元月21日與西寧民團交戰，馬步鑾團馳至，紅軍第三十軍騎兵師亦增援，雙方激戰，死傷均重，騎兵師政委秦賢道犧牲。22日，馬步鑾團、劉呈德團、馬祿旅及民團，先向臨澤河北及城南種莊堡進犯，繼由南郊猛撲南門，戰鬥激烈，已將雲梯數十架搭於南城牆上，立即被紅軍機槍擊退。復行硬攻，紅軍多用石塊拒擊，石發如雨，紅軍女戰士亦英勇異常。馬元海明知守城紅軍彈藥已缺，但此城仍如銅牆鐵壁，可望而不可即。當夜10時許，風雪交加，馬元海乘機迫令民團攻城，始知紅軍早已由西南門撤走。城內大廟內有紅軍一小隊人，均被殘殺。繼之在城郊激戰，紅軍師長董俊彥犧牲。此後，紅軍逐漸在沙河一帶集中。馬步芳恐紅軍沿甘新公路西上入新，嚴令馬元海“死力堵擊於肅州沙窩地帶，阻止西進和東下”。隨之馬步青又將馬祿部撤回，至此，其騎五師人馬，全部撤走。
倪家營子戰鬥。紅軍逐漸集結於龍首堡、西墩堡一帶村落，馬樸旅、韓起功旅尾追。元月27日，馬元海令馬玉龍手槍團、憲兵團合攻西墩堡，紅軍三十軍八十八師迎擊，駐龍首堡的紅軍三十軍八十九師3000餘人進援，馬部之憲兵團被殲，全團1300人中僅餘300餘人，手槍團亦死傷1300餘人。當夜，馬部在雷家屯儲存的炸藥被紅軍焚燬，燃燒一晝一夜。28日，紅軍轉入倪家營子，馬步芳尚難判斷紅軍前進方向。29日接馬元海電報雲：“紅軍大部隊離開甘新公路，進入離甘州南七十里的倪家營子，佔堡寨四十三處，星羅棋佈於周圍三十里之地，總人數約有一萬三千餘人，確係主力。”遂肯定紅軍轉向祁連南山地區活動，即令馬元海進攻，時馬家聚集於倪家營子的部隊和民團達73000餘人，已將倪家營子東西兩面堡寨四十餘處佔據。即以西寧上五莊、門源民團繞於東，馬步鑾團、劉呈德團、循化上工民團繞於南，韓起功旅繞於西北，馬彪旅、馬樸旅繞於東北，將倪家營子層層包圍。2月1日，紅軍曾向馬元海發函，以西安事變和平解決，全國慶幸，雙方應商洽解決問題。但趕盡殺絕的馬步芳不肯罷手，令馬元海“仍即聚集重兵，勿稍放鬆，以免失機”。自2日起，馬元海下令多次攻擊，紅軍迎戰不屈。從16日起，馬元海拼湊一切力量總進犯，戰況激烈。至20日，紅軍陸續犧牲1000餘人，馬部死亡大於紅軍數倍。至28日，馬部先後被擊斃團長1人、擊傷團長2人，馬樸臀部亦受傷。28日晚，紅軍分十路向南撤退，突圍中紅軍犧牲1000餘人。後紅軍又各路出擊，復集結於倪家營子，馬元海又攻，先後以死傷7000人的代價，始於30日佔領倪家營子。馬步芳照例誇大戰功。原來馬樸在陣地側方大便，被流彈擊傷臀部，馬步芳轉報時改爲“馬樸身先士卒，血戰中被傷”。命令《青海日報》發消息時加按語謂：“馬旅長樸身臨前線指揮，雙方肉搏，形勢猛烈，終以奮不顧身，督促部隊勇往直前中臀部受傷。查22日陣亡的營長馬學良，爲馬旅長獨子，是役父傷子亡，堪資矜式。”此後，在3月初，繼續在鳳凰山、三流溝一帶交戰，雙方互有傷亡，馬部團長譚應福、馬佔成被擊斃。
梨園堡戰鬥。3月11日，紅軍主力集結於梨園堡。馬元海電報雲：“紅軍在梨園堡恢復過河西上時的編制，第三十軍爲第一縱隊，第九軍爲第二縱隊，第五軍爲第三縱隊，堅守梨園堡。”馬步芳即令加緊圍攻。12日，攻陷紅軍防線，馬忠義旅、馬步鑾旅以優勢兵力，強攻東西兩山頭。紅軍頑強應戰，反覆衝殺，短兵相接，九軍政委陳海松、二十五師政委楊朝禮在混戰中壯烈犧牲，三十軍的八十師和九軍的一個團遭受重大損失，以“夜老虎”聞名的三十軍八十九師二六八團，犧牲也慘重。14日，東西兩山陷落，紅軍進入祁連山支脈的草嶺大阪，時天寒地凍，到處冰雪，紅軍只有消耗，毫無補給，且山路崎嶇，路途生疏，於是化整爲零，分頭西進。馬忠義旅進山搜索，發現紅軍砸毀武器、電臺很多，也有文件燒燬的灰堆，有的凍僵的紅軍，仍然緊握手中槍。15日搜山中，馬忠義突遭紅軍射擊，馬忠義以一個營衝上，發現紅軍只有二三十人，大多數已犧牲，僅俘獲五六人，一被打斷左臂和打傷腿的紅軍師長，年約30歲，馬忠義迫令投降，遭到嚴厲斥責，馬忠義殘忍地扳動槍機，師長高呼“萬歲”，英勇就義。後來得悉，這是紅三十軍八十八師師長熊厚發。馬忠義後在搜索中，又將因子彈打光的三十軍軍長孫玉清俘獲。
黃番寺戰鬥。一部紅軍把守黃番寺山峽，馬元海於15日進犯，紅軍迎擊後進入黃番寺黑河上游。馬元海繼續進犯，在圍攻康龍寺中，紅軍擊斃其營長、連長各1人，擊傷其營長2人，後康龍寺失陷，紅軍犧牲慘重。之後，紅軍特務團被圍於青龍寺及犛牛山一帶，犧牲100餘人，赤腳凍壞的戰士400餘人被俘，在送往甘州途中，被殘殺不少。在這一帶，小戰鬥數十次，循化民團正副大隊長被擊斃。此後，紅軍繼續西進，此地無戰鬥。馬元海返回甘州，由韓起功旅繼續搜山，4月6日，與紅軍支隊司令馬良駿十數人遭遇，馬良駿受傷後，仍率部進入松林堅持戰鬥。
安西戰鬥。紅軍經石窩會議，決定陳昌浩、徐向前化裝潛回延安，部隊分三路繼續西進。3月16日，紅軍組成的左翼軍沿祁連南山山麓西進，馬步芳又恐入青海境，令馬正魁團馳往都蘭佈防，李增蔭團警戒於肅州的甘青交界線。4月1日，據報紅軍向昌馬耳子前進，馬步芳急令在肅州的劉呈德團馳往安西堵截，又令馬忠義率領1個團跟進。4月8日劉呈德在安西城佈防。當夜紅軍攻城後轉進於五營村、王家圍子，劉團出城追擊，紅軍乘夜突圍。其後又在白墩子至紅柳園之間交戰，互有傷亡。15日激戰於紅柳園，紅軍犧牲100餘人，劉團亦死營長以下50餘人。紅軍突圍而西，終於到達星星峽。馬步芳轉電新疆哈密警備司令堯樂博斯堵擊。20日，堯樂博斯在苦水佈防，迫令紅軍繳械，卻被紅軍擊潰。最後，紅軍雖然僅剩以下437人，亦終於到達新疆。紅軍在極端困難的條件下，與馬步芳部隊及其他國民黨部隊血戰5個多月，共殲滅敵軍25000餘人，但由於寡不敵衆、疲兵屢戰、有耗無補等原因，終於失敗。但革命的火種沒有滅絕，且日益熊熊燃燒，終於發展成燎原大火。