吳起鎮戰鬥後，毛澤東率領中央紅軍沿洛河南下，到達甘泉縣下寺灣。11月，毛澤東、周恩來和彭德懷親自部署和指揮了著名的直羅鎮戰役。
當時國民黨有6個師的兵力，分兩路向西北根據地南線進犯。東面1個師沿洛河川、富縣大道北上。西面5個師是東北軍五十七軍的一〇八、一〇九、一一一師和一二〇、一〇六師，從甘肅慶陽、合水一帶沿葫蘆河東犯，妄圖在富縣一帶夾擊我軍。
毛澤東正確地分析了敵我形勢，決定在富縣西南的直羅鎮，給敵人布下「口袋」陣。
11月下旬的一天，毛、周、彭在下寺灣召集了團以上幹部會議，布置直羅鎮戰役。這是我第一次見到毛澤東，第一次聆聽他的教誨。
毛澤東詳細的分析了敵人的態勢以及我們的打法，並向各部隊下達了作戰任務。接著他講了《水滸》中林沖在柴家莊打洪教頭的典故，風趣地說：「林沖打洪教頭，不是先衝過去，而是後退兩步，讓洪教頭暴露出他的弱點，然後乘虛而入，把洪教頭打翻在地。林沖避其鋒芒，攥緊拳頭，發現弱點，一下子擊中對方要害。直羅鎮戰役的部署，正是這個道理。我們利用有利的地形，集中優勢兵力，打擊和消滅敵人主力。」
周恩來也講了話，他說：「按照毛主席的部署去做，我們就一定能取得勝利。」最後彭總嚴肅地向各參占部隊提出要求：抓戰機要准，打擊敵人要狠，要打出我們工農紅軍的威風，堅決殲滅敵人。會後，毛、周、彭親自帶領我們觀察了直羅鎮的地形。
當時的直羅鎮是個只有30餘戶人家的小鎮。三面環山，一條由西到東的大道穿鎮而過。鎮東面有座古老的寨子，裡面房屋倒塌，但石頭砌成的寨牆大部分仍然完好。鎮北面有一條小河，毛用望遠鏡仔細察看了鎮子周圍的山山嶺嶺，微笑地對我們說：「嗯！這是個打伏擊戰、殲滅敵人的好地方！」他還給每個部隊指點了埋伏地點和敵人進入我伏擊圈後，我軍的出擊路線。
按照毛、周、彭的部署，紅一、三軍團和紅十五軍團的主力，立即在直羅鎮一帶集結待命，進行緊張的戰前準備工作。我們都深入到連隊，作戰前動員。指戰員們情緒高昂，鬥志旺盛。同志們決心打好這一仗，作為會師的見面禮。
11月20日前後，敵東北軍一〇九師師長牛元峰果然帶1個師部和3個團在6架飛機的掩護下，竄到直羅鎮來了。當晚，毛、周就下達了作戰命令。第二天拂曉，隨著嘹亮的衝鋒號聲，中央紅軍由北向南，紅十五軍團從南向北，以迅雷不及掩耳之勢，一舉攻佔了直羅鎮周圍的山嶺，把敵人夾擊在兩山之間的一條小河溝里。不到兩小時，就攻下敵師部所在地直羅鎮。大部分敵人被殲，敵師長牛元峰帶著一個營逃到鎮東那個小寨里，妄圖負隅頑抗。這時傳來了毛、周的指示，留小部隊圍攻寨子，主力紅軍急行軍追擊黑水寺方向的援兵。在追擊戰中，敵董英斌的一〇六師被擊潰，一個團被消滅。晚上牛元峰部隊欲突圍，結果大部分被我俘虜。直羅鎮戰役勝利結束。敵一〇八師、一一一師聞訊後迅速逃入甘肅境內。東路侵入羊泉原的一一七師也退出富縣，龜縮到洛川境內。
在毛澤東的親自指揮下，我們徹底粉碎了敵人對西北根據地的第三次「圍剿」。他說，直羅鎮一仗是黨中央把全國革命大本營放在西北所舉行的一個奠基禮。從此，陝北的革命鬥爭進入了一個新的歷史時期。
1935年11月，黨中央在瓦窯堡召開了中央政治局會議，通過了關於建立抗日民族統一戰線的方針、政策，作出了《關於目前政治形勢與黨的任務》的決定，決定東征。不久黨中央通過了毛澤東的《中央關於軍事戰略問題的決議》，確定了紅軍東征的三個戰略方針：第一，把國內革命戰爭與民族革命戰爭結合起來；第二，把擴大紅軍和對日作戰結合起來；第三，會合到陝北的工農紅軍應該把位置放在打通抗日路線與鞏固擴大現有根據地兩個任務上面。決定紅軍東征山西，以便準備對日直接作戰。