收到中央电报，陈昌浩主持召开军政委员会会议，听取大家意见。徐向前在会上列举了西进新疆的必要性：（1）可以解决西路军的战略靠背问题；（2）能拿到苏联援助的武器；（3）回过头来再打马家军，易如反掌；（4）对河东红军和友军，能起到有力的鼓舞和策应作用……
　　讨论中，大家赞成徐向前的意见，一致认为东返与西进比较，困难更大。于是，会议决定西进。
　　这说明，西路军西进是西路军军政委员会集体决策的结果。
　　11月12日，徐向前、陈昌浩致电中央军委、红军总部：
　　“甲、毛、周真（十一日）十一时电悉。此方情况今望详电总部。指挥部全部及八十八师今集大靖附近，靖城只马步青部祁旅残部。现时未进行战斗，正办外交中。八十九师全部今早出土门，我[九]军主力位于柴洼，截击松山敌一部，经过红凉山到古浪。
　　乙、马步芳部三个旅共九团，马步青三个旅共八团，二马主力约全数三分之二已受我打击，与我历次战斗中伤亡约在一千五百以上。其寺儿滩，景泰两处，遗弃伤兵实数致九百。但敌战斗力平常，战术顽强，指挥亦差。与汉回群众关系恶劣，军官都是回人，士兵三分之二为汉人。对马步青部应用统一战线，初有成绩，正加紧进行中。
　　丙、我们过河后共十余战斗，颇激烈，其伤亡约千人，弹消耗甚多，前夜两天因过荒冷地区落伍较多，现十分之八已归队。
　　丁、大靖、凉州地区人粮较丰，以后筹资扩红都有大的办法。现时即不能与主力互相策应，依据现在敌力我力估计，我们可以单独行动，完成任务。
　　戊、提议此方第一步以主力迅速进到凉州地区，以一部尽量控制土门、古浪，迟滞南敌，占领凉州地区后击敌；以一军进占永昌、大靖后，我第二步，如受着南敌压迫时，或后路受威协时，即主力拟进占甘州、肃州地区、并准备接通新、蒙和远方。现决在甘、凉、肃、永、民创立根据地，不在万不得已时不放弃凉、永。
　　己、对外与远方请中央即具体迅速布置，一切免失时机，最好第一，请国际与我们发生直接关系，并在新、蒙适当地点建立联络站。第二，要求中央与国际迅速多派干部技术人员来此工作；第三，请在华侨青年与新疆之东北义勇军中进行公开工作。
　　庚、对主力行动我们前天已有提议，对西路军行动望常详细指示，并常告各方情况。”
　　收到徐、陈来电，朱德、张国焘当日回电，同意徐、陈在甘、凉、肃、永、民建立根据地，但没同意他们调整红五军领导干部的请求。
　　“（甲）本日两电均收读，不胜欣慰。你们应利用目前时机在凉州、民勤、永昌、古浪、大靖地区形成巩固的新局面。
　　（乙）来电所说各点已电中央请求即办并电复你们。
　　（丙）振堂以不动为宜，仍任五军军长，将来有机会时他可到远方学习一时期。”
　　几天以后，朱德、张国焘针对毛、周询问西路军的情况电文回复：“我西路军已无再东渡可能。他们只有占领永昌、凉州地区，与新疆办好外交，背靠那方。”
　　同时，他们也流露出深深的担忧，提出“我们须急设法帮助和策应他们，因他们太孤立。并须急打通远方取得接济，至关重要。”
　　中央及军委领导人对西路军的行动方向也心存疑虑。
　　在11月13日的中央政治局会议上，毛泽东说“红军行动方向主要是向东，预计明春过黄河。四方面军一部分已向西，能否调回来是个问题。现在我们的行动，都是脚踏两只船。最好是，向西的还是向西，向东的还是向东。如果向西不能达到目的，当然可以转向东。”
　　同日，中共中央书记处又致电“王明、康生、陈云转交国际”。落实共产国际的援助问题：
　　“蒋介石部队已将红军主力与红军已渡河者从中隔断，渡河者现组成西路军，受徐向前、陈昌浩指挥，人数二万二千，令其依国际新指示，向接近新疆之方向前进。首先占领凉州地区，然后向肃州前进。请你们确实无误的准备从新疆接济物品，并以准备情形即电告我们。”
　　共产国际应该给予了中共中央肯定的答复，季米特洛夫的日记也证实了这一点。
　　共产国际和苏联方面也确实认真从新疆方向准备了接济物资和接应人员。据季米特洛夫日记记载：1936年11月26日“在克里姆林宫，同斯大林谈话。”“同伏罗希洛夫谈对中国的援助。”
　　此时，中央领导心里似乎对苏联的援助有了底。随后，毛泽东、周恩来于11月15日电徐向前、陈昌浩
　　“（甲）同意你们向凉州进。
　　（乙）新疆接济正准备中。”
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　　应当说，中央同意西路军西进，可能是在得到共产国际某种保证，在西路军和红军总部一再坚持西进的前提下做出的决定。这本身也不失为创建新的根据地的一种探索。关键是西路军领导人要根据实际情况，采取灵活机动的战略战术，打击和歼灭敌人。当部队面临危险时，领导应果断决策，及时摆脱险境。
　　关于西路军领导人要求与国际直接联系的要求，中央回复“直接与远方通电无密本，待将来解决，已电远方派人与你们联络。”
　　中央这时认为，西路军应控制战略要地凉州。
　　11月11日，红九军二十五师从干柴洼经条子沟进占横梁山。12日晨，红九军军部及二十七师到达横梁山。敌马元海率海南警备第一旅、第二旅及骑五师第二旅、一〇〇师六〇〇团等部及一批民团，从干柴洼追来。
　　横梁山位于干柴洼和古浪城之间，山峦起伏，沟壑纵横。红军迅速占领倪家岭、苏家梁、小石沟、倒仰沟等高地，修筑作战工事。十时左右，敌军进入红军的伏击圈。红军充分发挥山地战和近战特长，给敌人以沉重打击。敌人扔下大批尸体和辎重后，退向磨石沟、二郎庙、铁城台等地。
　　13日，马元海又率部与红军激战。当晚，红九军政委陈海松率二十七师八十一团沿黄羊川进军古浪城。14日，九军军部率二十七师向古浪县城进发。15日，第二十五师也转向古浪县城。
　　红九军在横梁山与敌激战三昼夜，击伤敌旅长韩起禄，击毙敌副官长马三彪、营长韩进忠及下级军官30余人，士兵、民团近400人。红二十五师七十三团团长张尚达、医务主任杨少忠及数百名红九军战士牺牲，数十名伤病员被敌杀害。
　　11月13日晚，政委陈海松率领二十七师八十一团占领古浪县城东侧的东升洼和边墙洼。14日拂晓，八十一团向驻守古浪县城的敌军发起攻击，击溃守敌第一〇〇师二九八旅五九五团和西宁南川民团，攻占古浪城。
　　当日，红九军军部率第二十七师进入古浪县城，次日，第二十五师也抵达该城。至此，红九军两个师以及军直属部队6000余人全部进占古浪城
　　古浪城地处河西走廊东端，祁连山北麓，腾格里沙漠南邻，东达兰州、青海，西通凉州、甘州，是历史上兵家必争之地。
　　红九军进驻古浪县城后，根据此城东、南、西三面环山，北临平川，中间低洼的地形特点，军长孙玉清，政委陈海松令二十五师驻南关，一个加强团防守南面的古龙山（南山）；一个团扼守东侧的古浪峡口、控制甘新公路，抵御东南面之敌；一个团防守西山口和西阳洼。二十七师驻守城东北的马家沿和北关一带。直属部队驻守城内，指挥部驻县政府。
　　军长孙玉清、政委陈海松指各部队加紧修筑作战工事，军政治部主任曾日三则在军指挥部召开了各界人士座谈会，动员各界群众支援红军。
　　红军占领古浪城后，“二马”及国民党甘肃绥靖公署主任朱绍良严令马元海不惜一切代价夺回该城。
　　马元海立即纠集三个骑兵旅，两个步兵旅，4个民团，近两万人马，绕道黑松驿、张家河、湖塘山、西山川等地，会集古浪城。马元海坐镇金家庄指挥。
　　马元海令骑兵第5师第2旅韩起禄部，直属手枪团马呈祥部及所属民团从暖泉进攻北关和西阳洼红军阵地；青海南部边区警备司令部骑兵第1旅马彪部和第2旅马元海部及所属民团，由西山川直逼古浪县城，或从南侧进攻西阳洼制高点，继而俯冲直下夺取县城；100师300旅600团马全义部及所属民团，攻打县城南面的古龙山阵地；骑兵独立第1团马步銮部、第2团马忠义部及所属民团为预备队，听候调遣。
　　11月16日拂晓，敌人用猛烈炮火轰击古龙山、西阳洼两处红军阵地。接着，马全义驱赶民团在前，部队在后，从西侧向古龙山猛攻。结果被红军打死打伤400余人，马全义亦被红军击伤。
　　马呈祥手枪团配合韩起禄旅从东北攻击西阳洼，马彪旅从西南俯冲西阳洼，多次被红军打退。
　　进攻西阳洼的马呈祥团又转而攻击古浪城西北角，被二十七师红军战士打死打伤300余人，二营营长马得良当场毙命。
　　17日，中央军三架轰炸机对北关红军狂轰滥炸，马元海也集中所有炮火猛轰北关红军阵地。随后民团在前，马军在后，向红军展开疯狂进攻。在此守卫的红军第二十七师依托外围工事和残塌城墙与敌展开激战。敌人人多枪多弹足，空中有飞机，以“人海战术”攻击红军阵地，红军被迫退入城内。敌人乘机从北关杀入北街一带，激烈的巷战开始了。
　　危急时刻，红二十七师一部突然从城外敌后杀来，将冲入城内的敌人分割围歼，夺回北街。
　　下午五时许，马元海继续组织骑兵和民团进攻。至黄昏，红军击伤敌手枪团第一营营长韩成德，击毙马军、民团200余人，红军阵地岿然不动。
　　11月18日，中央军三架轰炸机狂轰滥炸红军阵地。马元海督令民团在前，步骑兵在后，发动集团冲锋。后马敌用骑兵穿插，切断了二十五师指挥所与各团之间的联系。经一天激战，古龙山和西阳洼阵地红军指战员全部壮烈牺牲。
　　敌人占领古龙山和西阳洼两处制高点以后，大队骑兵从水关门直插红九军指挥所。军政委陈海松和参谋长陈伯稚带领机关干部向敌人杀去。100来支“二十响”的盒子枪同时开火，打得敌人掉头就跑。军长孙玉清命令交通大队和机关干部一部，由军司令部二科李科长和交通队张教导员率领，将另一股敌人打出城外。但由于遭敌骑逆袭，归路被切断，李科长及大部出击人员壮烈牺牲。
　　乘出击部队失利之机，敌人又从水关门冲入城内。敌人挥舞着马刀在街上横冲直撞，疯狂追杀。红军一些机关人员、卫生队员和伤病员惨死在敌人马刀之下。仅陕西会馆和金德鸿院内，就被敌军杀害100多人。
　　危急时刻，二十七师一部从北门、水门关杀进城来。突入城内的敌人腹背受敌，全线崩溃，仓皇退出城外。
　　敌骑5师直属手枪团马呈祥团第三营也向坚守城西北山腰碉堡内的红军进攻。红军最终弹尽粮绝，碉堡失守。
　　18日晚，红九军在三十军二六八团接应下，连夜突围，向永昌转移。
　　红九军古浪征战10天，历经干柴洼、横梁山、古浪城三战，击毙敌官兵2000余人，自身伤亡2400亦余人，红九军军政委陈海松受伤，军参谋长陈伯稚，第二十五师师长王海清，第二十七师政委李明德、继任政委易汉文，骑兵团长黄高宏，军司令部二科长王少清，交通大队一排排长乔国军等同志，均壮烈牺牲。红九军元气大伤。
　　19日，马军进城后，将留在城内的红军伤员搜出后全部杀害。
　　红九军古浪受挫，让张国焘对西路军前景深感忧虑。他在《我的回忆》里面说道：
　　“当时，西路军的败象已经显露出来，我们在同心城时即接到徐陈电告，谓我第九军在古浪为马步芳骑兵所袭击，损失惨重，伤亡在一千以上，他们说明这次失败的原因是指挥的将领们不谙对骑兵作战的战术，第九军的主力布置在古浪县两旁的高地上。大路上的防御工事做得不够坚强，防守的兵力也单薄。敌骑因为冲进古浪县内的街道上，大肆蹂躏，损失最惨重的是西路军总指挥部各直属机构，参谋谍报人员死伤甚多，侦查电台和其他通讯器材，散失殆尽，这简直是使西路军丧失了作战不可或缺的听觉视觉、以及一部份的神经系统。”
　　11月18日，西路军总部进驻武威城南陈家庄后召开会议，撤销孙玉清红九军军长职务，由西路军副总指挥王树声和原红三十一军参谋长李聚奎（李在长征中负伤，住四方面医院治疗，随医院渡河到河西）前往九军工作。
　　会议侧重从战术方面分析了红九军在古浪一战中失败的原因，着重追究了红九军部分领导的个人责任。但西路军领导成员没能从更深层次，更广泛的方面全面分析红九军失败的原因，比如敌我力量对比如何，西路军能否适应河西走廊地理气候，能否发动群众并获取群众支持，保证物资供应，建立根据地。西路军各部队之间战略配合如何，西路军西进有哪些风险等。这些都是事关西路军生死存亡的大问题，这些潜在危险远比战术上的失误严重得多。九军的失利，应该说也是对西路军西进存在巨大风险的一次警示。