當天晚上，毛偉人主持召開了團以上幹部會議，研究對策。

當時在一些紅軍幹部中，對打還是不打，意見並不一致。

有一部分人不主張打，認為紅軍長途行軍，大家都很疲勞，情況又不熟悉，沒有把握打勝，等把這些敵人引進蘇區，瞭解情況後再打，毛偉人和許多同志則認為一定要打。

毛偉人分析指出：“我們疲勞，敵人也疲勞，吳起是山區，不利於騎兵作戰，況且我們已有打騎兵的經驗，另外，我們已經到了陝北革命根據地，有良好的群眾基礎。”

根據這些有利條件，最後決定：“不僅要在吳起打這一仗，而且一定要打好，決不能把敵人帶進陝北蘇區來。”

紅軍各參戰部隊，根據中央軍委的部署，先後於10月19日晚、10月20日晨，分別進入戰地佈防。

一縱隊駐防於吳起鎮及二道川塔兒灣以東，埋伏於三道川和二道川與頭道川之大峁樑上，在敵之左側，其中四大隊埋伏在頭道川的楊城子左右山坡上，準備截斷敵人的退路。

二縱隊駐防於吳起鎮西北亂石頭川的梁臺、郭溝門一線，埋伏於頭道川與亂石頭川之間的山樑上，在敵之右側。

三縱隊駐防於吳起鎮東南寧塞川的宗圪堵至彭溝門一線，埋伏於洛河東側吳起鎮的燕窩樑上，在敵之正面。

中央紅軍佈下口袋陣，嚴陣以待，隨時準備全殲來犯之敵。

民黨軍隊在何連灣集結後，於10月18日拂曉奉命追擊紅軍，以騎兵為主力先行，步兵隨後跟進。

敵軍師長白鳳翔率六師三個騎兵團，敵副師長張誠德率三師兩個騎兵團，統歸白鳳翔指揮，敵三十五師馬培清騎兵團因地形熟悉，走在最前面。

他們日夜兼程，死死咬住紅軍不放，猶如甩不掉的“尾巴”。

10月19日晚上，馬培清騎兵團先行進抵鐵邊城附近宿營，距紅軍僅有十多里。

為了使紅軍主力在吳起鎮集結，中央幹部團擔任狙擊敵騎兵追擊的任務。

團長陳庚命已經升任連長的張永強，率48人埋伏在距鐵邊城約十華里的王畔子東西兩個山坡上待機殲敵。

10月19日太陽剛出時，駐在鐵邊城的馬培清騎兵團，派出一個排，順頭道川偵察前進，當敵人進入紅軍的射程時，張永強一聲令下，機槍、步槍一齊開火，敵騎措手不及，很快就被打散。

隨即敵一個連的兵力，又向紅軍的陣地撲來，傾刻之間，仍被張永強的人被打散。

午後，敵三十五師騎兵團的一個營在飛機、迫擊炮和輕重機槍的掩護下，順著小溝、塄坎向紅軍陣地襲來。

紅軍戰士以一當十，激戰兩小時，敵騎兵再次被紅軍擊退。

紅軍幹部連以少數人牽制了敵軍的兵力，給紅軍主力爭取了時間，保證了在吳起鎮的集結。

完成狙擊任務後，張永強連於晚間12時撤離了陣地。

10月20日，敵三十五師騎兵團讓開中路，又順二道川與頭道川之間山樑偵察前進，從側翼夾攻。

下午，敵人準備在二道川劉河灣一線宿營時，遭到紅軍一縱隊的伏擊，馬培清憑藉有利地形，重新將部隊佈防在頭道川與二道川之山樑上，在一塊尚未收割的蕎麥地裡修築工事，準備在此扼守。

入夜，馬培清估計情況不會有變化，便留一部分人由一個連長帶領，在蕎麥地防守，其餘都撤到二道川塔兒灣附近休整。

次日，白鳳翔率兩個騎兵師由正面推進。

白鳳翔部憑藉人多勢眾，裝備精良，氣勢洶洶順頭道川賓士而下。

在黃昏時分，敵三師兩個騎兵團進入紅軍包圍圈，埋伏於楊城子山坡上的紅軍一縱四大隊約600人趁敵不備，突然發起攻擊，經過兩個多小時的激戰，打死打傷敵軍400餘人，繳獲戰馬100餘匹。

10月21日4時半，毛偉人登上洛河以西的平臺山，來到設在一株杜梨樹下的指揮所，召開部分幹部會議，進行戰前動員，反覆強調打好這一仗的重大意義。

會後，毛偉人給警衛員說：“現在休息休息，槍聲響得激烈時不要叫我，到打冷槍的時候再叫我。”

凌晨7時左右，一縱隊二大隊在二道川塔兒灣首先對敵三十五師騎兵團發起攻擊，敵軍大亂，敵團長馬培清隨即把兵力撤到二道川與頭道川的山樑上，窺視方向，準備逃跑。

當馬培清逃竄未及10華里時，又遭到紅軍一縱主力的伏擊，敵人負責警戒的那個連頓時瓦解