25日夜，第一、二縱隊向寶雞之敵軍發起總攻擊，至26日全殲守敵，佔領寶雞。整編七十六師師長徐保重傷被俘，第二天斃命。繳獲的武器彈藥、軍用物資堆積如山。
西北野戰軍南渡徑河，切斷西蘭公路，蔣介石、胡宗南聞訊大為震驚。按照蔣介石的命令，胡宗南急電延安守敵棄城南撤，以縮短防線。4月21日拂曉，何文鼎率整編第十七師南逃。被敵人佔領一年一月又二天的民主革命聖地延安，重新回到人民手中。彭德懷以外線進攻，逼敵自撤的戰略意圖順利實現了。延安城內外一片歡騰。路口、崖畔、窯頂、街頭，到處是歡呼的人群。幹部和鄉親們興奮地互相道賀：“延安，我們回來了！”
在彭德懷率部西進後，蔣介石也看到，西北野戰軍的正規部隊遠離解放區，處境不利，乃命令胡宗南“徹底以大軍輕裝尾匪窮追，不使稍有喘息之能力，尤應不分界域越境追擊，馬繼援部應協力向西南堵擊，務將匪軍完全殲滅”，各部“勿因補給與疲勞遲滯行動”。根據蔣介石的命令，胡宗南急調裴昌會率所部配合馬步芳之整編八十二師共11個旅兵力，分兩路馳援寶雞。當時，面對來勢洶洶的敵人，彭德懷決心在運動中再殲敵幾個旅。他部署六縱隊教導旅於長武、彬縣（原那縣）地區轉入機動防禦，保障主力右側後之安全；四縱隊及二縱隊之獨六旅在武功至鳳翔地區轉入機動防禦，保障主力左側後的安全。但四縱隊在扶風杏林鎮地區的防禦，兵力分散，被裴昌會兵團突破陣地。27日，裴部經岐山西進，直逼寶雞。與此同時，馬步芳的整編八十二師突破了教導旅的長武、亭口陣地，向崔木鎮急進。寶雞地區的野戰軍主力反處於敵人左右夾擊的不利形勢。一、二縱隊更陷於背水側敵的被動地位。既無時間準備以粉碎敵軍的反突擊，也搬不走在寶雞繳獲的物資。為擺脫敵人，彭德懷果斷命令部隊，在28日拂曉前撤出寶雞，向隴東轉移。
27日這天，彭德懷率野戰軍司令部駐在鳳翔南的屈家山村。與胡宗南的先頭部隊相距只有幾十裡，前線的槍炮聲已依稀可聞。司令部的工作人員為了彭德懷的安全，極力催促他轉移。他卻巋然不動，命令電臺繼續工作。他為四縱隊抗擊不力而震怒，為足夠野戰軍使用兩年的彈藥物資未能大量運走而痛惜。更重要的是，他需要當機立斷，使野戰軍主力迅速擺脫危險的處境。當天，野戰軍攻克寶雞的部隊未料想敵軍驟至，正分散做群眾工作，運送和處理戰爭物資。彭德懷讓電臺叫通每一個縱隊，親自佈置撤離的路線和集結地區，交代一、二縱隊：集中一個團、撤一個團，集中一個旅、撤一個旅。這時天己漸黑，野司一些單位已準備出發。但有個部隊的電臺未聯絡上。從傳來的槍炮聲判斷，敵人更為逼近了。彭德懷揹著手踱來踱去，決然說：“電報發不出去不能走！”警衛營緊急挖工事警戒，隨時準備投入戰鬥。彭德懷把警衛員的左輪手槍要去，帶在身上，說：“只要部隊撤出去，我個人沒什麼。我還可以帶警衛營打游擊。”直到給各縱隊的緊急電報發完後，他才讓撤天線，率司令部向北轉移。28日中午，彭德懷向中央軍委報告了撤出寶雞及今後行動計劃，準備提前實現第二步，轉向隴東。中央軍委覆電：你們的行動由你們按情況臨時決定。
西北野戰軍左路阻援未成，右路抗擊也受挫。馬步芳部非常猖狂，整編八十二師又一再襲擊六縱隊教導旅，至29日進佔舊永壽縣、構（旬）邑及彬縣，截斷野戰軍與陝甘寧根據地的聯絡，繼續向麟遊地區急進。由於東面的裴昌會兵團兵力集中，野戰軍不易捕捉戰機。彭德懷於5月1日率主力北上，以擺脫被動，尋機消滅八十二師。3日夜晚，透過西蘭公路，涉過徑河繼續北進。這時裴昌會部一改過去密集方陣推進，實行數路並進長追不捨的戰術，在其途經地區不留兵守備，企圖挾其優勢兵力圍殲西北野戰軍主力。
鑑於胡宗南部尾追不放，馬步芳部積極配合，敵人的兵力佔明顯的優勢，預定各個殲滅整編八十二師的計劃無法實現。彭德懷率西北野戰軍主力向東轉移，於5月12日轉移至老解放區馬欄、轉角、高王鎮地區，才完全擺脫了敵軍的追堵。
從挺進西府到轉向隴東，在1個月裡，彭德懷率領西北野戰軍轉戰1500餘里，取得了重大勝利，也受到相當損失。他清楚地看到部隊存在的一些問題，必須切實地加以解決。5月15日，彭德懷和張宗遜、趙壽山致電各縱首長，指出此次出西府的行動中有嚴重缺點，在戰役上、戰術上犯了某些錯誤，主要原因是輕敵（亦有怕敵者），造成個別縱隊的相當損失。“我們確定徹底自上而下，自下而上民