中共中央率领中央红军长征到达陕北，引起了蒋介石的惊恐。国民党当局重新调整军事部署，妄图乘红军立足未稳之际，发动新的进攻。东北军第五十七军董英斌部的第一〇九师、一一一师、一〇六师和一〇八师由甘肃庆阳、合水沿葫芦河向富县推进，以构成沿葫芦河形成的东西封锁线；第六十七军王以哲部的第一一七师，沿洛川、富县大道北上，接应第五十七军东进，并救援甘泉、延安一线驻军，妄图打通洛川、富县与甘泉、延安之间的联系，构成沿洛河及其支流劳山河而形成的南北封锁线，进而以这两道封锁线为基点，将红军主力部队聚歼在洛河以西、葫芦河以北地区。
1935年10月28日，董英斌所部开始向东推进。11月1日占领了陕甘交界处的要隘太白镇，并在此构筑工事。第六十七军的一一七师于11月6日进驻富县县城后，按兵不动。
面对国民党军的重兵“围剿”，11月3日召开的中共中央政治局会议确定了“向南作战”与初冬解决“围剿”的总方针。11月4日，毛泽东和彭德怀率红一军团离开甘泉下寺湾，并于第二天到达象鼻子湾村。在象鼻子湾村，毛泽东向随行部队发表讲话，说：从江西瑞金算起，我们走了一年多时间。我们每人开动两只脚，走了两万五千里，这是从来未有过的真正的长征。毛泽东指出：今后，我们要和陕北红军、陕北人民团结一致，要做团结的模范，共同完成中国革命的伟大使命，开创中国革命新局面。①
11月7日，毛泽东和彭德怀前往甘泉道镇红十五军团军团部，会见徐海东、程子华、郭述申等，共同商定直罗镇战役计划，确定先行攻打张村驿。至此，红一军团和红十五军团胜利会师。11月8日，红十五军团歼灭了张村驿一带的民团武装。此后，红十五军团又陆续歼灭了盘踞在富县北道德一带的国民党地方武装，为直罗镇战役的顺利进行扫清了障碍。
11月18日，毛泽东、周恩来、彭德怀出席了在张村驿召开的西北革命军事委员会会议。毛泽东在会上做关于战略方针的报告，指出：大量消灭敌人，猛烈扩大苏区和扩大红军是三位一体的任务，战略方针是攻势防御；建议将红军主力集中南线，出中部、洛川，切断西安至肤施的交通，相机夺取中部县城，争取攻占甘泉、肤施。会议通过了毛泽东的报告。②
11月19日，毛泽东和周恩来、彭德怀率红一方面军司令部到达张村驿以西的川口子村。发起直罗镇战役前，毛泽东和周恩来、彭德怀还带领红一军团和红十五军团的干部，前往直罗镇地区，察看地形，研究具体部署。
直罗镇位于葫芦河南岸，北临葫芦河，并接柏山；南为高山，并有川子河川道，可通槐树庄和上畛子。全镇不足100户人家。镇子以东有一处古寨子，寨墙基本完好，易于固守。
在此之前的11月18日，东北军第五十七军以第一〇八师守备合水至太白镇一线，其余部队全力东进。当天下午，其先头部队第一〇九师在师长牛元峰的率领下，前进至直罗镇以西的黑水寺安家川一带。第五十七军军部及另外两个师则前进至黑水寺以西的张家湾一带。
11月20日，牛元峰率第一〇九师进占直罗镇。当天晚上，红一方面军将直罗镇包围。11月21日拂晓，红一方面军向直罗镇发起猛攻。激战至下午2时，第一〇九师大部被歼。牛元峰率残部退入直罗镇以东的寨子山固守。
董英斌和王以哲得到第一〇九师被围困于直罗镇的消息后。急令第五十七军的第一一一师、一〇六师向东推进，令第六十七军的第一一七师向西推进，企图东西对进，解救第一〇九师。
面对敌情的变化，红一方面军迅速调整作战部署。11月23日，毛泽东致电彭德怀、周恩来，要求红军以一部兵力继续围歼残敌，主力转为打援。红一方面军遂以少部兵力围困寨子山守敌，并阻击由富县县城向西推进的第一一七师，主力部队则沿葫芦河川道西进，迎击第五十七军的两个师。董英斌惧怕被歼，遂向太白镇方向退却。红军乘势追击，在张家湾歼灭了第一〇六师的第六一七团。
11月23日，困守寨子山的牛元峰待援无望，遂于当晚突围，沿葫芦河支流川子河向南逃窜。红十五军团乘胜追击。牛元峰在逃跑途中被其副官击毙。至24日晨，第一〇九师残部全部被歼。至此，直罗镇战役胜利结束。
直罗镇战役共歼灭东北军第五十七军第一〇九师全部及第一〇六师第六一七团，俘敌5300余名，毙敌1000余名，缴获步枪3500多支，缴获轻重机枪179挺和迫击炮8门，并缴获子弹22万余发和大量军用物资。
直罗镇战役的胜利，迫使东北军第五十七军退回陇东，第六十七军的第一一七师回防洛川。
一个月后，毛泽东在瓦窑堡党的活动分子会议上发表了题为《论反对日本帝国主义的策略》的讲话，对直罗镇战役给予了高度评价，毛泽东指出：“长征一完结，新局面就开始。直罗镇一仗，中央红军同西北红军兄弟般的团结，粉碎了卖国贼蒋介石向着陕甘边区的‘围剿’，给党中央把全国革命大本营放在西北的任务，举行了一个奠基礼。”③
① 中共中央文献研究室编：《毛泽东年谱(1893—1949)》上卷，人民出版社、中央文献出版社1993年12月第1版，第485页。
② 中共中央文献研究室编：《毛泽东年谐(1893—1949)》上卷，人民出版社、中央文献出版社1993年12月第1版，第488页。
③ 《毛泽东选集》第1卷，人民出版社1991年6月第2版，第150页。