通过川陕公路后，我军乘顽军尚未布防就绪，于8月20日连夜徒涉渭河，跨过陇海铁路，21日进抵陇县的赤沙镇。8月22日，中央军委电告王震：“已渡渭河甚慰。已令关中、陇东部队策应你们。”
在此期间，毛泽东和中央军委始终注视着中原部队突围的战局，异常关怀突围部队的安危。从1946年7月26日至9月2日，短短的30多天时间内，毛泽东九次写信给中共中央西北局书记、陕甘宁晋绥联防军代政治委员习仲勋，把接应王震部突围北返的任务交付给他。这些信中对部队指挥、兵力配置、行军路线、物质保障等，都作了细致精当的部署，显示出毛泽东高超的战略战术思想和军事指挥才能，也反映了最高统帅对前方将士的关爱之情。毛泽东在8月19日致信习仲勋，要求习仲勋准备出兵策应王震。
顽军迅速车运第一四四师、第六十一师，分别沿陇县至云山镇、陇县至平凉公路布设两道阻击线截击；令第二十八师、第一二三师、第二十四师和新一师等部，沿西兰公路及泾河以南地区构筑阵地，构成第三道阻击线截击，企图将我军歼灭在西兰公路以南。
8月22日我军由赤沙镇向八渡前进时，遇到顽军第一四四师截击，遂西绕松树桠进抵大底村。次日拂晓，顽军从八渡向我进攻，我军改向西行途中，后卫第七一九团被顽军切断与主力的联系。旋经群众帮助，请一位老人带路，翻过崇山陡壁，全团用绑腿结成长绳从悬崖上坠下，绕过大底村在石庄子与主力会合。当我军向甘肃张家川（今回族自治县）马鹿镇前进时，顽军猜想我军可能由平凉以西进入陕甘宁边区，急令陇县以北的顽军西移。
8月24日，我军抵近马鹿镇，顽军先我占领该镇。我军攻击未克，绕过马鹿镇经上、下寨进入六盘山区，攀越连绵四十余里的荒山，黄昏进至严家湾、白杨树沟宿营。25日继续冒雨劈径，沿着时断时续的小路赶到老爷庙时，与顽军遭遇。顽军人多势众，一下子打到离王震只有200米的地方，形势异常紧急。王震依然镇定自若，一面指挥旅直人员奋力迎击，一面派人令后卫第七一九团跑步前来。经过激烈地拼杀，我军又脱离了危险，经花园磨、唐家河拟到华亭县的上关镇宿营。当我前卫第七一八团进入上关镇时，顽军第七十六师接踵而至。为了减少伤亡，部队继续前进至刘家沟附近宿营。26日拂晓，部队经保家山、刘家山进到木耳河。前卫在百家岭又与顽军相遇；进至上关镇的顽军，这时也从左侧逼来，我军再次陷入顽军两面夹击的险境。我军绕道杨家沟、桂家沟，迅速摆脱顽军，从峰山通过平（凉）宝（鸡）公路，转向东北方向的上良镇前进。
这个时候，部队离陕甘宁边区、党中央愈来愈近了，每个同志内心都充满喜悦和战胜一切困难的信心。党中央预见到顽军必将大量调集兵力，沿西兰公路构成严密封锁线，对我军形成最后的合围，考虑到三五九旅经过两个月的连续行军作战，消耗很大。决定派部队，由彭德怀指挥，分别向泾川、长武方向出击接应：令警备第一旅向铜川、耀县方向活动，牵制由西安方向向西开进的顽军；警三旅则于8月27日突破顽军的北部防线，攻占镇原县的太平镇。三五九旅指战员获悉兄弟部队前来接应，勇气倍增，以日行150里的速度急进，拟于泾川、长武间的瓦云寺突破顽军的西兰公路和泾河封锁线。28日，当我军进至距瓦云寺约20里时，尾追的顽军第一二三师追上来了，顽军第二十八师也已车运至瓦云寺及其以东地区。
王震伫立路边，对郭鹏说：“叫九团！”一个参谋应声去了。不一会，第七一九团听命跑步赶来。王震见第三营营长走在前面，立即命令：“带着你的队伍找路下沟，冲上对面的公路！”营长带着队伍跑步走了。虽然对面就是公路，但隔着黄土高原特有的深沟，咫尺之隔，却难很快赶到。及至第三营已到公路边的沟坎，部队正从沟底往塬上爬时，突被公路上卡车运来的顽军发现。顽军急忙下车，依托村庄展开，封锁公路。第三营经过连续征战，大量减员，实际只有一个连的兵力。他们人数虽少，却勇猛地向敌冲杀，展开激战。旅直陆续进入塬边狭窄地段，挤在一起。敌人的后续部队正坐汽车源源赶到。情况十分紧迫，一旦敌人围攻布置就绪，猛扑过来，后果不堪设想。王震冷静地注视着敌人在公路上的动态，在此千钧一发之际，他以惊人的胆略，决定乘敌人立足未稳、来不及联络部署之际，强行全面突破，打他个冷不防。他立即挺身而出，振臂高呼：“同志们！这是最后一关了，接应我们的部队已经为我们扫清了道路，冲出去就是胜利！”随着呼喊，王震率先向前冲去。他那激昂的喊声震荡高原，直冲霄汉，震撼指战员的心灵。霎时，一呼百应，所有的人都奋不顾身，紧跟王震奔上土塬，奋勇冲杀。几十路纵队，铺天盖地而来，迅速冲过公路，势若排山倒海，猛不可挡。敌人哪里见过这样的阵势，吓得呆在那里。等到敌人反应过来，三五九旅已进入绿海般的高粱地中，无影无踪了。王震又一次把胡宗南严密设防、紧急调动的军队抛到身后，在万分危急关头把三五九旅带出重围。回到边区后，当时最后撤离的第三营九连副指导员秦玉萱被人问起：“这次冲过西兰公路，你这个连的伤亡如何？”他说：“敌人部署不及，还搞不清是怎么回事，我们就冲过去了。前面敌人慌里慌张地胡乱放枪，后续敌人机枪还没架好，当时只是闪电般的一霎时间，会有什么伤亡？司令员抓住了最好时机，要是稍迟一步，也就过不了西兰公路。王胡子真神，现在回想起来，玄乎得很。”
