李紀雲的第31旅覆滅後，胡宗南吸取了分兵被殲的教訓。決定採取國民黨國防部制定的所謂「方形戰術」，即用兩個軍排成數十里寬的方陣，行則同行，宿則同宿，以避免遭到各個擊破。他把注意力集中到延安東北方向，認為青化砭打擊第31旅的可能是解放軍的掩護部隊，其主力必然向東北方向撤退了。因而，他決定使用兩個軍的全部力量向延川、清澗進行一次「大掃蕩」。並向其董、劉二軍長說：如果解放軍願意決戰，就以你們這兩支「鐵拳」把它打碎，否則就驅逐它東渡黃河。
延安到清澗只有3日行程，胡宗南的兩個整編軍卻走了6天，一路上並未找到解放軍的主力部隊。原來解放軍主力既不同胡軍決戰，也不東渡黃河，只用一小部分兵力把胡軍9個旅引向東北方向，主力卻在相反的方向上活動，待機殲敵。4月1日，胡宗南只得命董、劉二軍由清澗折轉西進，再向瓦窯堡、水坪之線「掃蕩」。企圖把解放軍主力趕向北方，而後與榆林南下之第22軍在綏德會師。
4月11日，胡宗南部第72團由清澗開往瓦窯堡。中央軍委得悉敵軍這一行動後，當天23時，毛澤東即電示彭德懷、習仲勛：密悉清澗24旅1個團本日調赴瓦窯堡。該團到瓦後，135旅很可能調動，或往安塞或往蟠龍，望注意偵察，並準備乘該旅移動途中伏殲之。這裡所講的「密悉」，據原教導旅參謀長陳海涵說：「情報是由胡宗南機要室副主任戴中容通過隴海鐵路西安車站的電台提供的。戴是胡宗南的同鄉，在上海交通大學畢業後，跟隨胡十多年，表面上頑固反共，胡對他毫無懷疑，實際上他是我們的地下工作同志。」（陳海涵：《在總指揮下》，解放軍出版社1984年版，第73頁）彭德懷、習仲勛接到上述指示後，立即分析情況，定下決心，急速部署，以一部兵力偽裝主力吸引胡宗南部主力於蟠龍以西地區，集中大部兵力於瓦窯堡以南地區隱伏，趁敵第135旅與其主力靠攏之前的短暫時機，速戰速決，圍而殲之。
彭德懷等人分析，敵第135旅由其主力接應南下，可能有3條路線：一是向正南，沿瓦窯堡、蟠龍大道；二是向西南，經安定到安塞；三是向東南，經永坪或清澗。其中以正南行程最短，距主力又近，因而可能性最大。為了不失戰機，並能應付各種情況，12日20時即下達「一個部署」「三個作戰方案」的預備作戰命令。
一個部署是：以第2縱隊及教導旅集結於瓦窯堡東南之嶺灣、黑山寺、杜家畔地區；以新編第4旅集結於瓦窯堡西南之新莊溝、閻家溝以西山地，並以不超過2個連的兵力位於石咀、宋家溝以北高地構築工事，阻止敵第29軍北進；以第1縱隊第358旅集結於瓦窯堡西南、蟠龍西北的金岔河、白家坪、羊路溝一線以南地區，以獨立第1旅（欠第35團，該團由閻揆要率領位於清澗西南地區）集結於安家咀、石家坪地區；以警備第7團集結於石窯河、南家灣一線。
3個作戰方案是：第一個方案：如敵第135旅沿瓦蟠大道南下，待其先頭部隊進至閻家溝、新莊溝之間時，即以第2縱隊及教導旅由東向西，新編第4旅由西南向東北，獨立第1旅及警備第7團在截斷其退回瓦窯堡的歸路後由西向東，同時猛擊，殲敵於羊馬河地區。第二個方案：如敵第135旅沿瓦窯堡、安定大道以南山地向安塞前進，則以第2縱隊及教導旅尾隨追擊，警備第7團立即在十里鋪（安定以南）、石家咀之間佔領陣地，吸引敵於自己當面，新編第4旅待敵先頭進至安定與警備第7團接觸時，即與警備第7團靠攏由西南向北衝擊，獨立第1旅迅速迂迴至敵右側由西北向東衝擊，從而將敵殲滅於安定以南地區。第三個方案：如敵第135旅沿瓦窯堡東南高地向永坪或清澗前進，則以第2縱隊及教導旅殲敵，新編第4旅迅速向嶺灣前進，與第2縱隊靠攏並歸其指揮合力殲敵，獨立第1旅第35團靈活堵擊。為了保障主力全殲敵第135旅，又以第358旅節節抗擊，吸引、鉗制北上接應第135旅的胡部主力第1、第29軍於蟠龍西北地區。
以上部署和方案，是從應急出發，具有下述特點：能夠對付各種情況；每個方案都能夠集中4個多旅的優勢兵力；在可能性最大的第一個方案能夠集中5個多旅的優勢兵力。
各部接到命令後，均按不同方案作了準備，並派出偵察分隊嚴密監視胡部的行動。
在一切部署停當後，彭德懷起身走出窯洞，跨上馬，帶著隨行人員直奔第1縱隊獨1旅旅部，查看阻擊地區地形和作戰部署。他詢問了獨1旅旅長王尚榮關於阻擊的準備情況後，指著地圖上蟠龍西北的榆樹峁子、雲山寺、元子溝一線說：「你們1縱隊今天就在這一線擺出一個決戰的架勢來，把敵人一大坨坨引過去。」「358旅已把第1軍吸引向西，你們如能把29軍阻在羊馬河以南，殲滅135旅的任務就完成了一半。只要你們能堅持到下午兩點鐘，就算完成了任務。」王尚榮表示：再大的困難也保證完成任務。
佯裝野戰兵團主力的第1縱隊，在「每天只讓敵前進5里至10里」的命令下，採取運動防禦，積極頑強抗擊。以兩個旅的兵力拖住了董釗和劉戡兩個軍共8個旅的主力。堅守陣地的指戰員高興地說：敵人執行彭總命令的準確性與我們差不多！
胡宗南根據我抗擊部隊的堅強陣勢，斷定西北野戰兵團主力在蟠龍以西地區，命令整編第1軍和第29軍猛進；同時命令135旅火速南下，以便圍殲野戰兵團主力。
4月14日8時，奉命迅速南下的胡軍135旅離開瓦窯堡，沿瓦、蟠大道兩側高地逐山躍進。上午10時左右，同西北野戰兵團擔任誘敵之小部隊接上了火。胡軍且戰且進，全部進入羊馬河以北高地，被預先埋伏在這一地區的第2縱隊和教導旅、新4旅包圍。野戰兵團形成了以4個旅圍殲敵人1個旅的絕對優勢。135旅前不能進，後不能退，急電胡宗南速派援兵解圍。
下午兩點左右，彭德懷到前線的一個團指揮所，具體觀察戰鬥進展情況。他看到359旅和獨4旅打出去的炮彈凈在敵群中開花，胡軍像喪家犬一樣亂跑瞎撞，連聲讚揚：「打得好，打得好！」由於對敵情判斷準確，部署周密，指揮果斷，部隊機動勇猛，至下午4時，全殲135旅4700餘人，創西北戰場殲敵一個整旅的先例。彭德懷得知敵代旅長麥宗禹已被俘，笑道：「這會兒就不需要他代理了！」
這時董釗、劉戡所率8個旅主力，正遭野戰兵團第1縱隊的頑強抗擊，幾乎是寸步難行。在野戰兵團圍殲135旅於前後李家滴哨、羊馬河地區之際，胡軍主力才進到瓦窯堡西南的南山、高山。南北對進的兩部胡軍，相距不及50餘里（1947年4月16日，彭德懷、習仲勛致電中央軍委，報告羊馬河戰鬥，稱：「南北對進之敵，相距不及五十餘里，仍殲敵一旅。」據有關同志回憶大約只相距10里。陝北溝壑起伏，電文可能指路程，或其他原因發生差誤。），卻再也「會合」不上了。
中共中央軍委在接到彭德懷、習仲勛全殲135旅的報告後，向各戰略區發出通報說：這一勝利證明，僅用邊區現有兵力，不借任何外援，即可逐步解決胡軍。證明忍耐等候，不驕不躁，可以尋得殲敵機會。望對全軍將士傳令嘉獎，並通令全邊區軍民開慶祝會，鼓勵民心士氣，繼續殲敵。
4月15日，毛澤東致電彭德懷、習仲勛，根據前一段的作戰經驗，提出西北戰場「蘑菇」戰術的作戰方針。指出：我之方針是繼續過去辦法，使敵達到十分疲勞和十分缺糧之程度。「將敵磨得精疲力竭，然後消滅之」。強調此種辦法是最後戰勝敵人必經之路。彭德懷說：我們貫徹毛主席的方針是採取不即不離，把敵人纏住，找准機會消滅它。他正確地解決了磨和打的關係，磨是為了消耗疲勞敵人，達到消滅敵人的目的。