西（安）、蘭（州）大道以北之海原、固原地區。10月2日凌晨，十五軍團特別支隊潛入會寧城內，全殲守敵。接著十五軍團七十三師進駐會寧城，在城外構築工事，準備迎擊敵人。
10月8日，紅四方面軍先頭部隊到達會寧東南的界石鋪，與紅一方面軍紅一師、紅七十三師會師。翌日，朱德、張國燾、徐向前、陳昌浩率紅四方面軍總部和第四軍、三十一軍開進會寧城，受到紅一方面軍指戰員和當地群眾的熱烈歡迎。
10月10日，古老的會寧城紅旗飄舞，氣象一新。紅軍在會寧文廟前舉行慶祝大會，會上宣讀了中共中央、中央工農政府、中央革命軍事委員會聯名發出的賀電，兩軍將士歡呼聲響徹全城。一、四方面軍自1935年9月在泥濘的草地上分手，經過一年的艱苦奮鬥，又在黃土高原上會合了。兩軍戰友悲喜交集，按不住激動的心情，互相問候，互相擁抱。
這時，紅二方面軍遵照中央和軍委的指示，於10月4日向北移動，奪路前進，渡過渭水，越過西蘭大道，又經過lO多天的艱苦行軍和奮戰，於22日到達靜寧以北的將臺堡，與紅一方面軍第二師會合。至此，三大主力紅軍勝利會師，中國工農紅軍勝利地完成了1934年10月開始的戰略大轉移。中共中央祝賀紅軍會師說：這在“國內政治關係上，將要起個決定的作用”，勢將推進抗日民族革命戰爭新階段的到來。作為西方野戰軍統帥的彭德懷，對紅軍三大主力會師格外欣慰，但他無暇和三軍將士共享這經歷無數險阻而取得的勝利的歡悅。
10月23日，彭德懷同徐海東在打拉池與朱德、張國燾會晤，以商決下一步奪取寧夏的作戰計劃。蔣介石對紅軍三大主力會師，驚恐不安，急調10幾個師的兵力追擊紅軍，分別由東、南、西3面向靜寧、會寧地區疾進。
鑑於敵情變化，彭德懷於10月29日請示軍委毛澤東、周恩來，提出3個方面軍主力協同作戰，集中力量，在海（原）打（拉池）消滅胡宗南1至2個師，遲滯毛炳文、王均部的部署意見。這一計劃如果實現，可扼止南面敵人進攻的勢頭，為實現寧夏戰役創造條件。
毛澤東同意彭德懷29日的作戰部署。30日，紅一方面軍6個師，紅四方面軍第三十一軍準備從東西兩面殲滅胡宗南先頭部隊一至兩個師；其餘部隊鉗制毛王二部。當兩軍臨戰關頭，張國燾命令四軍和三十一軍後撤，使一方面軍完全暴露在胡軍面前，破壞了彭德懷的作戰部署，戰役計劃落空。接著，張國燾又貽誤了在海原與同心城之間擊敵的作戰部署，使誘殲胡軍一部的目的未能實現。而胡軍則得機進至靖遠、打拉池等地，打通了增援寧夏的道路。紅軍奪取寧夏的戰略計劃被迫中止，不得不放棄預旺以西的大塊土地，喪失了控制西蘭公路以至甘肅全省的時機。
為排除張國燾對作戰指揮的干擾，中共中央軍委在11月15日授權彭德懷，並下令紅軍“一切具體部署及作戰行動，各兵團首長絕對服從前敵總指揮彭德懷同志之命令。軍委及總部不直接指揮各兵團，以便適合情況不影響時機地戰勝敵人”。同時指出：“目前中心是打破敵之進攻，然後才能開展局面”。
為誘敵軍東進，尋機殲敵，紅軍開始由同心城、王家團莊、李旺堡之線東移，經過幾日行軍，紅一方面軍進至預旺東北地區待機。紅四方面軍四軍、三十一軍分別進至紅城水、萌城、甜水堡地區待機，紅二方面軍進至環縣地區。這時，胡宗南第一軍在攻佔同心城後，錯誤地認為紅軍不堪一擊，十分驕橫，急向東進，將所部分成 3路追擊紅軍。
11月18日，紅軍一、二、四3個方面軍領導人聯合署名發出《關於粉碎蔣介石進攻的決戰動員令》，號召一、二、四方面軍全體指戰員“服從命令，英勇作戰，克服困難，並準備連續戰鬥”，“不怕疲勞，勇敢衝鋒，多捉俘虜，多繳槍炮”，粉碎敵人的進攻，開展新局面，作為3個方面軍會合於西北後贈給蘇區人民的第一份禮物。
當日晚，周恩來由陝北親赴前線河連灣，代表中共中央熱烈歡迎和慰問紅二、四方面軍。在彭德懷的要求下，周恩來暫留前方，同彭德懷一起指揮作戰。
彭德懷根據軍委指示精神，於11月19日趕赴陝甘兩省交界甘肅境內的山城堡前線。這裡川源相交，溝壑縱橫，地形複雜，便於大部隊設伏。山城堡住戶很少，卻有一股筆孔大的、在這乾旱地區難得的泉水。彭德懷預計胡宗南軍為得到飲水，非到此地不可。隨即召開前敵總指揮部會議，擬定山城堡作戰部署。當日，各部迅速到達指定地點，就地構築工事，隱