5月18日中央决定，以一军团一、二、四师，十五军团七十三、七十五、七十八师和八十一师、骑兵团等共1.3万余人组成西方野战军，由彭德怀任司令员兼政治委员，进行西征，打击宁夏“二马”，在陕甘宁三省边界地区创建新苏区；
以红军第29、第30军和地方武装、陕北游击队在东线坚持游击战争，牵制国民党军，保卫陕甘苏区，策应西征作战。
5月19日和20日，西方野战军分左右两路相继从延长、延川地区出发西进。
红一军团为左路军，经蟠龙、安塞到达吴起镇（今吴县）集结；
红十五军团为右路军，经永坪、蟠龙之间到达靖边新城堡领结；
野战军直属队和八十一师、骑兵团随十五军团跟进。
彭德怀根据宁夏军阀部队的布防态势，
决心以右路军首先向西北方面发起进攻，伪装进攻宁夏（今银川），调动环县、庆阳之第三十五师回援宁夏；
以左路军寻歼回援之敌于运动中。
27日，右路军红十五军团分左右两翼队西进。
28日右翼队红七十三师袭占宁条梁，左翼队红七十五师强攻安边未克，随后改以红七十八师围困安边，主力转向定边以南地区。
同日，左路军红一军团从吴起镇出发，30日前陆续到达元城镇地区。
6月1日，红二师在曲子歼第三十五师骑兵团一部，迫使第105旅旅长冶成章和特务连150余人投降；红四师在马岭附近击溃第三十五师1个营，红一军团主力在阜城歼驰援之第三十五师6个步兵营，击溃2个骑兵营，俘1000余人。
至5日，红一军团主力乘胜占领了环县、洪德城、三岔地区，13日进到七营附近。
红十五军团于6月4日进占红柳沟。至11日，其先头部队占领同心城，主力进到王家团庄附近。
14日，红二十八军编入西方野战军序列，与红八十一师等部组成中路军（又称北路军），后接替右路军围攻安边，夺取定边，堆子梁等城寨的任务。
在此期间，红二十九军1个团也进至无城、曲子、阜城地区，配合左路军行动。
至此，红军占领七营、王家团庄，切断了第三十五师北上道路，迫敌退回固原的黑城镇地区。
6月16-27日，右路军在中路军配合下，相继攻占宁边、盐池、豫旺县城，歼新编第七师骑兵1个营又4个连，击溃3个团又2个营；
左路军攻占豫旺堡。
7月间，西方野战军在红城水、安边、七营等地区击退了国民党军的数次反扑和袭扰，巩固和扩大了占领区，新老苏区连成一片。红军在新开辟地区发动群众，扩充兵员，征集资财，并对东北军部队开展了抗日统一战线工作。东线红军和地方武装、游击队，疲惫和迟滞了国民党军，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了在豫旺地区休整，战役结束。
西征战役历时两个多月，共歼灭国民党军7个营，击溃3个团又5个营，俘2000余人，缴获各种枪2000余支（挺），战马500余匹，占领城镇10余座，在陕甘宁三省边界开辟纵横各200余公里的新区，为策应红二、红四方面军北上，实现三大主力红军会师创造了有利条件，并对抗日民族统一战线工作的开展起了积极作用。