羊马河战役后，胡宗南发现我军主力在瓦窑堡以南，遂命整编第一军、整编第二十九军迅速进至瓦窑堡东南，企图围歼我军。这时，我军已转移至瓦窑堡西北和瓦窑堡至清涧公路以南地区休整。敌军大部队爬山越岭，行军数日，“围歼”落空，不知我军去向，只好于4月17日南下水坪、蟠龙补给。西北我军为更好地实施“蘑菇”战术，必须打掉胡军在陕北的最大补给基地——蟠龙。为使敌主力远离蟠龙，党中央巧妙地部署了“调虎离山”打蟠龙的战斗。以三五九旅一部扮成主力将敌刘戡部牵向绥德，又在黄河渡口来来往往，造成党中央渡河假象。蒋介石获得所谓“中共中央和共军主力已开始陆续东渡黄河”的情报，便电令胡宗南部主力于4月26日迅速北进，同时命榆林邓宝珊部南下配合，企图南北夹击，消灭我军于吴堡、葭县(佳县)一带。
    4月26日，敌主力开始北犯。并以第一六七旅旅部率一个团和陕西民团第三总队守备补给基地蟠龙。
    针对这一敌情变化，彭德怀在请示毛泽东和周恩来同意后，决定以小部兵力诱敌北上，以大部兵力攻歼蟠龙守敌。同时部署打敌之南北增援兵力的部队，分头进入清涧以西和青化砭以北阵地。4月30日，我军各部队分头进入指定地域隐蔽待命。
    5月2日，敌军主力攻占我绥德城。午夜，我军对敌蟠龙镇外围阵地发起攻击。攻击部队以战壕作业逼近敌前沿，并以火力有效地压制和破坏了敌人的火力点。激战至5月4日下午4时，敌蟠龙东山集玉峁主阵地被我攻克。敌人整个防御体系已趋瓦解。黄昏，我各攻击部队分别由蟠龙外围制高点，居高临下，发起攻击。激战至夜12时左右，战斗胜利结束。
    蟠龙战役共歼敌6700余人。敌一六七旅旅长，号称胡宗南部队“四大金刚”之一的李昆岗和副旅长涂建、旅参谋长柳届春被我俘获。我军缴获面粉1.2万袋，单军衣4万多套和大批军用物资。
    敌绥德一线主力于5月5日回援蟠龙，在我打援部队节节抗击之下，5月9日始达蟠龙。这时，我军已转移至安塞境内休整几天了。新华社播发了范长江写的一首打油诗，形象地描绘了胡军的狼狈相：“胡蛮、胡蛮不中用，咸榆公路打不通。丢了蟠龙弃绥德，一趟游行两头空。六千官兵当俘虏，九个半旅像狗熊……”
    蟠龙镇现为延安市蟠龙镇镇政府所在地。镇东建有蟠龙战役牺牲的烈土陵园一座。1985年4月，延安地区文物管理委员会和延安市(今宝塔区)人民政府在镇南树立了“蟠龙战役纪念碑”。蟠龙战役遗址现为延安市重点文物保护单位。(参见《延安革命旧址》)