與此同時，我地下黨獲悉，敵八十四師五〇〇團三營，護送400餘馱軍裝、物資、軍餉，由綏德師部駐地出發，向瓦窯堡運送。他們立即將這一動向報告赤衛軍，赤衛軍通過「傳山哨」（每個山頭布置的觀察哨，一有情況就用不同訊號傳遞），把情報傳遞給駐在單頭的九支隊。
經過細緻的研究和周密的布置，九支隊決心拖住敵人，爭取時間，便於主力紅軍趕來殲滅這股敵人。他們在東、南、北三面設伏，滿山插紅旗、放土炮、鳴土槍，在鐵桶里放鞭炮，使被圍之敵難辯真偽，惶恐不安，進退兩難。
志丹接到九支隊的報告後，很快制定了消滅敵人的作戰計畫。他率領紅軍主力急行軍趕到馬家坪附近。此時九支隊已殲滅敵前衛班12人。被紅軍游擊隊和群眾圍住的敵人這時已經疲憊不堪。志丹登高觀察了敵人據守山頭的態勢後，立即命令步兵三團向馬家坪北山樑攻擊；紅一團向馬家坪西山樑攻擊；義勇軍從單頭向西迂迴到側面向敵進攻；紅二團從湫峪溝出發向敵西側發起攻擊；形成四面包圍。並命令九支隊率領赤衛軍、少先隊，在史家溝村及其兩翼布置第二層天羅地網，捕捉逃跑之敵。
按照志丹的統一指揮和號令，各部隊的衝鋒號從敵人的四面八方同時響起，頓時殺聲、槍聲、手榴彈爆炸聲響成一片，震撼著秀延河兩岸的山谷。孤立無援之敵喪魂落魄，盲目逃竄。不到2個小時，戰鬥勝利結束，被圍之敵無一漏網。
這一仗，擊斃敵營長及以下40餘人，俘敵副營長及各類人員450餘人。往常飛揚拔扈的逃亡地主、反動分子、「鏟共」義勇軍及敵軍家屬共100餘人也做了俘虜。
這一仗繳獲長短槍350餘支，輕機槍27挺，馬克沁重機槍2挺，八二迫擊炮2門；單軍衣4000餘套，銀元20000餘元，醫藥及醫療器材16大箱，還有其它許多物資。
兩戰兩捷，動搖了敵八十四師整個防線。駐瓦窯堡之敵五〇〇團長李少堂在極度驚恐下，撤回了駐安定縣和延川縣永坪之敵，以加強瓦窯堡的防務。其分割秀延（即安定縣北區）、赤源（即安定縣西區）、延川、清澗的企圖也成了泡影。
我軍在消滅敵2個營又1個連的勝利中，解放了安定縣城——這是我軍解放的第一座縣城。