中央军有一些重机枪，这些装备在当时是很稀少的
胡宗南这边由于之前作战都很顺利，一路击败红军，也起了轻敌的意思。
中央军第一军也是中央的绝对主力部队，1924年国民政府建立了第一支武装部队，就是第一军的原型。该军以黄埔军校教官和军校第1期学员为基干编组军校教导第1团，是中央军最初的雏形，也是骨干中的骨干。他们的装备精良，有着大量的轻重机枪，还有不少迫击炮。
由于胡宗南第一军的49师曾经在一年前的包座战役被红军伏击，一个师被歼灭了大半，胡对红军素有戒心。通渭会战期间，胡宗南始终畏惧红军，他的一个军不敢过分紧追。但关麟征和杜聿明的25师却一路狂追，甚至孤军深入。后来杜聿明认为红军此时正在准备渡河，兵力分散，此处又是红军刚刚占领的地盘，地形地貌他们也不熟悉，不怕遭遇红军伏击。
25师一路紧追，连接击溃红军阻击，首先占领了靖远渡口，随后占领了中卫渡口，抢了个头功。蒋介石随后亲自发电报嘉奖关麟征和杜聿明，并且奖励给25师4万元奖金。蒋介石赞扬他们为树勋边疆，名垂丹史。令其他各部羡慕不已。
整个宁夏战役中，以胡宗南第一军的兵力最多，战斗力最强，是绝对的主力。此战却处处落后杜聿明一个师之后，实在是丢尽了面子。他急于挽回颜面，准备打几个胜仗，于是下令所部立即追击。
但杜聿明的部署却正好跟他相反。通渭会战结束以后，杜聿明的25师没有再紧紧追击红军，而是在靖远和中卫一带休整，等待后续部队。杜聿明对关麟征说：我们这里都是红军新占领的地区，但再追过去就是红军的老苏区了。红军为了保住最后的地盘，一定全力伏击我们。现在我们兵力不足，25师只有一个师1万人，怎么能和5，6万红军对抗。
胡宗南是黄埔一期生，打了这么多年仗，这个道理他也懂。本来他的部队只有这点人，是不应该如此尾随紧追的。但胡宗南认为红军战斗力大为削弱，又刚刚战败，不可能再玩出什么花样。第一军有约3万人，加上东北军王以哲的两个军不下6，7万人的配合，两军的兵力火力都有绝对优势，不怕红军的伏击。
胡宗南当时召集连长以上军官训话，将他对红军的估计告诉部属，说：“共军由南到北，已是精疲力竭，弹尽粮缺，而且人员损失大半，已成惊弓之鸟，没大力量了。乘此他们跑得不远的机会，只要我们一刻不放松地穷追，一定把当面这股共军消灭在黄河东南地区。”
在胡宗南部占领同心城后，立即分兵向豫旺堡一线红军追击。胡宗南根据蒋介石的指示，企图沿甘、宁交界地区向东疾进，直插定边、盐池，威逼陕北红军根据地中心——当时中共中央所在地的保安，并与在陕北的李仙州、高双成等部配合，夹击歼灭红军。
17日，胡宗南调整部署，分三路突进。左路第1师第1旅李正先部由惠安堡东进；中路第1师第2旅詹忠言部向萌城、甜水堡推进；右路第78师丁德隆部由田家原向山城堡前进；第43师周祥初部、第97师孔令恂部为第二梯队进至豫旺县城及附近地区。
东北军第67军军长王以哲在蒋介石的再三催促下率四个步兵师，三个骑兵师分别向李旺堡、豫旺堡推进。
在胡宗南看来中央军和东北军总兵力也有7，8万人，火力装备又有绝对优势，打红军5万败军还是很有把握的。其实当时王以哲已经和红军合作，这就等于胡宗南一个军3万人对抗红军5万大军。
追击战很不顺利，刚刚开战，第一师第一旅李正先部的第二团团长，黄埔三期生杨定南被红军狙击手的冷枪打死。当时杨定南团还没有遭遇红军，他带着两个卫兵在一个高地用望远镜看地形。突然从侧面打了两枪，杨定南当场倒地阵亡。另外两个卫兵四面搜索，却连狙击手的影子也没有看到。
按照中国传统就是刚开战就莫名其妙折了一员大将，是很不吉利的。其他各部也不顺利！
中路詹忠言第2旅第3团刘超寰部，首先遭遇红军原红四方面军第4军和第31军伏击。红军伏击部队一顿火力急袭，团长刘超寰立即中弹，腿部被打成重伤，部下官兵也伤亡了数百人。第一军毕竟是中央军的精锐部队，刘超寰团长受伤以后，立即由中校团副陈鞠旅代替团长指挥。由于当时被红军打成几段，无法言语沟通，陈鞠旅精明的用旗语对各营进行联络。该团有大量轻重机枪，每营有四挺重机枪，他们集中火力对红军进行反击。
而红军选择的伏击阵地也有问题，不是山头，也不是高地，而是两条深沟。这两条深沟适合隐蔽，但对于伏击上起不到什么地形优势，顶多当做战壕使用。本来红军准备一顿火力急袭，打乱了中央军就立即冲锋。但急袭没有打乱该团，就没法立即冲锋。这边陈鞠旅不但指挥该团士兵以火力优势猛烈反击，同时命令士兵全部上刺刀，准备肉搏。
该团士兵拼死反击，双方激烈肉搏，此时后方的第四团李友梅部也打破红军阻击冲了上来。大家混战到黄昏，红军见中央军兵力越来越多，只得赶忙后撤。
该战中央军损失了600多人，红军损失也差不多。但此战让胡宗南认为，红军集中主力两个军1万人都没有消灭他的两个主力团4000多人，战斗力完全不堪一击。
蒋介石在11月18日来电命令胡宗南，催促他率部速向定边、靖边剿匪。因为目前苏区东南西三面都已经被国军坚固防御阵地包围的死死。如果胡宗南占领定远，靖边一线，完全封锁苏区的北面，红军四面就都被围死，想不被消灭都是很困难的。
同时，占领了定远，靖边一线，也就打通了和陕西国军的联络，胡宗南部队的给养可以完全解决。此时胡宗南雄心万丈，他认为此时红军已经不堪一击，成为鱼腩部队，他就算大胜了也是胜之不武。胡宗南随即命令各部加紧进攻。
山城堡的伏击
此时，彭德怀判断形势，同时通过张学良送过来的情报分析，得知胡宗南的右路丁德隆78师已经孤军突出，决定集中主力，围歼该师一，两个旅。彭德怀这么有信心，是因为彭已经同王以哲67军达成了协议。
由于蒋介石知道张学良可能和红军勾结，所以跳过张学良直接下手令给各军军长，通过飞机空投到东北军前线部队中。这种命令几乎每天都下，限定于某时到达某地。
以前王以哲他们不予进攻的借口无非是补给不足，红军抵抗或者天气地形原因。现在中央军和东北军一同进军，红军抵抗和天气地形原因就不存在了。至于补给方面，全国的补给物资和武器装备源源不断运送来，补给不足的借口也不存在了。
所以，王以哲在蒋介石严令下，只能命令东北军和中央军一同行军，几乎是齐头并进。
但张学良清楚的意识到，必须在环县一带帮助红军打赢胡宗南。因为如果红军在陕北苏区站不住脚，就只能突围离开陕西。东北军就彻底失去了红军这个盟友，获得苏联的援助也就无从谈起。
但王以哲表示，如果想帮助红军，就只能违抗蒋介石的命令。此举是极为危险的。王以哲还表示戴笠手下的军统特务在东北军潜伏，如果抗命恐怕瞒不过蒋介石的耳目，想找借口蒙混过关是不可能的。
张学良在权衡得失以后，命令王以哲必须冒险支持红军。因为如果红军垮了，东北军也就等于完蛋了，这才是最大的危险。王以哲表示会全力配合红军，除了将战役所有计划提供给红军以外，还准备违抗蒋介石命令停止行军，导致胡宗南孤军深入被歼灭。
11月17日，王以哲电告彭德怀称：现东北军又奉令向山城堡、环县一带前进，并限20日前完成任务，若有违误即革职拿办。为配合友方，东北军决于16日进至豫旺堡，然后缓至19日再出发前往山城堡。考虑到胡部一向不按指定路线前进，必紧随红军身后急进，应有作战可能。
但王仍顾虑红军不是胡的对手，因而再三叮嘱：“为保存抗日力量，亦似不必作无谓牺牲”。
这边王以哲向蒋介石报告已经下命令，让各部行军，其实东北军4个步兵师，3个骑兵师全部以蜗牛般的速度走了3天之久。而胡宗南这边则按照原计划进军，最终导致他的两个师以绝对劣势兵力突入红军重兵集结地。
稍后蒋介石从空军得知东北军行军极为迟缓，他一再命令王以哲立即加速进军。但王以哲已经命令各师师长关闭电台，随即王以联络不上为借口，不下达进军命令。到后来王以哲因为实在无法找借口，干脆自己也关闭了电台，不再理会蒋介石。
此时，最突前的就是胡宗南第78师的232旅（该师有2个旅，每个旅2个团，1个团有2000人）。他们一个旅约5000人的部队进入了不下3，4万红军的埋伏圈。
11月20日第78师先头部队第232旅廖昂的晏俭第464团先行进入只有十几户人家的小镇山城堡，发现这一带“居民逃避，十室九空，给养柴草，无处购买，而地区辽阔，人烟稀少，道路困难，后方兵站又不能追送，前方部队时虞断炊，实以严重问题也。”
此时山城堡附近大雪纷飞，天气严寒，中央军士兵没有生火的柴草，没有粮食，连饮用水都没有，战斗力大大减弱。
廖昂认为最严重的就是饮水问题，目前大军喝不上水，人走不动路，马驮不动东西，几乎要垮了。廖昂通过当地老百姓得知只有山城堡有一处大泉水，可以供数千人饮用，所以决定在山城堡宿营。稍后，11月21日，第78师的后续部队第234旅李用章的1个团也开入山城堡。
19日，红军前敌总指挥彭德怀作出集中优势兵力求歼孤立深入之右路第78师的部署：
红一方面军第1军团在山城堡以南待机；第15军团一部诱其东进，主力隐蔽于山城堡以东及东北山地；红四方面军第4军主力于山城堡东南地区，第31军于山城堡以北地区隐蔽待机；红28军在红井子一带牵制国民党军左路第1师第1旅；红二方面军第6军团和红一方面军第81师等部在洪德城、环县以西地区做做样子，迟滞第东北军67军和骑兵军；以红二方面军主力集结于洪德城以北之水头堡地区策应各部作战，作为总预备队。
可以说，红军为了此战动用了所有可以使用的兵力，真是破釜沉舟，倾其所有了。
形势险恶，但胡宗南丝毫没有防备。78师师长丁德隆毕竟是黄埔一期生，还是有点头脑的。丁德隆认为自己奉命孤军深入，以一个师1万人突入红军的老苏区，有一定的危险。
在占领山城堡附近以后，丁德隆随即下令廖昂旅立即修筑工事，并且利用现有窑洞修筑防御工事，防备红军可能的突袭。
廖昂旅长是黄埔二期生，打了10多年仗，从排长一步步爬到少将旅长的位子，也算久经战阵。廖昂旅长在修筑好工事以后仍然感觉心神不宁，随即派出两个连沿山城堡至洪德城大道向南侦察。
果然，这两个连在八里铺以南就立即遭红1军团一部突袭，大部被歼，一部慌忙逃回山城堡。
廖昂旅长得知这个情报大惊，正准备再派部队去侦察。此时中央军空军部队突然飞到山城堡上空，投下一个标有紧急的通讯桶（当时国军电报全部被红军窃听破译，重要情报不敢通过电报来通讯）。
廖昂的副官拆开通讯桶发现一份紧急情报，中央军空军侦察机已经发现红军大批部队正从东、南、北三面向山城堡运动接近，有包围山城堡的态势，具体人数不明。
廖昂赶忙召集参谋长和几个团长紧急研究。廖昂认为山城堡地形对于防守一方极为不利，完全是瓮中之鳖，他认为应该让全旅后撤至曹家阳台山地固守。
但第464团团长晏俭坚决表示反对，晏俭是黄埔四期生，是胡宗南的爱将，深受胡的器重。晏俭认为不应该撤退，因为山城堡四周地形恶劣，如果撤退中途被红军伏击，只有败得更惨，等于自我毁灭。还不如以山城堡修筑好的工事进行防御，同时向附近的友军和空军求援。晏俭认为己方有火力优势，又有不少相对坚固的土木工事，还是能守得住一段时间的。
廖昂旅长这个人的缺点是不太果断，本来自己心里已经有了主意，此时听了晏俭团长的建议就开始动摇。
这边还在犹豫不定，失去了突围的最好时间，那边红军前敌总指挥彭德怀在下午2点发动总攻命令。
