1935年11月3日，中华苏维埃共和国中央政府在甘泉下寺湾正式颁布命令，决定成立中华苏维埃西北革命军事委员会。主席毛泽东，副主席周恩来、彭德怀。委员有王稼祥、聂洪钧、林彪、徐海东、程子华、郭洪涛。1936年4月10日，增补叶剑英、聂荣臻、刘志丹为委员。西北军委成立后，毛泽东、周恩来、彭德怀及林彪、徐海东、程子华即前往甘泉道镇、富县东村一带部署粉碎敌人对西北苏区的第三次反革命“围剿”。王稼祥、聂洪钧、郭洪涛则随中共中央机关前往瓦窑堡。11月8日，在瓦窑堡设立西北军委后方办事处，周恩来兼任主任，聂洪钧任副主任，张云逸任后方办事处参谋长。西北军委下属机构还有总政治部(主任王稼祥、副主任杨尚昆)、参谋部(参谋长叶剑英)、供给部(部长兼政委叶季壮)、兵部站(站长杨立三、政委李文楷)、后方卫生部(部长贺诚、政委姜齐贤)、动员武装部(部长戴季英，政委黎林)、后方政治部(主任先后由钟赤兵、袁国平、罗荣桓担任)、红军大学(初期校长由周昆担任，政委由袁国平担任，1936年6月起，校长由林彪担任，政委由毛泽东兼任)。1936年10月，红军一、二、四方面军在甘肃会师后，西北军委撤销。
    1935年11月15日，西北军委后方办事处和中共陕北省委联合召开了各县县委书记联席会议，提出了在1936年“一、二八”前扩大红军战士3000人。这一计划在次年1月中旬提前完成，共扩充红军战士3700人。11月30日，中共中央党务委员会作出《关于戴季英、聂洪钧二同志在陕甘区域肃反工作中所犯错误处分的决议》后，聂洪钧不再担任西北军委后方办事处副主任，而改由刘志丹担任这一职务。12月13日，西北军委主席毛泽东、副主席周恩来由甘泉回到瓦窑堡。军委副主席彭德怀则留在苏区南线领导军事工作。12月17日至25日，中共中央政治局扩大会议(即“瓦窑堡会议”)在瓦窑堡举行。23日，会议通过了《关于军事战略问题的决议》，指出，要把国内革命战争同民族战争结合起来，要把扩大红军和对日作战结合起来，并提出红军的战略任务为“打通抗日路线”和“巩固扩大现有苏区”。24日，毛泽东、周恩来根据《关于军事战略问题的决议》共同拟定了《关于四十天准备行动的计划》，开始红军东征抗日的准备工作。
    1935年12月，西北军委命令组建了红二十八军，下辖3个团共计1200余人。军长刘志丹、政委宋任穷、副军长兼参谋长杨森、政治部主任伍晋南。1936年3月后，唐延杰继任参谋长。1936年1月1日，西北军委和中共西北中央局、中央政府西北办事处联合发出了建立红色骑兵的通知。1936年3月，又组建了红二十九军，下辖两个团，军长肖劲光、政委朱理治、副军长兼参谋长谢嵩、政治部主任甘渭汉。后谢嵩继任军长，甘渭汉继任政委。1936年4月1日，西北军委又组建了红三十军，军长阎红彦、政委蔡树藩。
    1936年1月19日，毛泽东、周恩来、彭德怀发布了《西北革命军事委员会东进抗日及讨伐卖国贼阎锡山的命令》。26日，毛泽东、周恩来率红军总部离开瓦窑堡，前往延长。1月31日至2月4日，毛泽东在延长城内主持召开了军事会议。会议正式宣布组成“中国人民红军抗日先锋军”。2月20日，红军开始渡河东征，至5月4日，东征红军全部回师陕北。东征75天，取得了辉煌的战果，歼敌7个团，俘敌4000余人，扩充红军约8000人，筹款约30万元，缴获了大量的武器弹药，取得了江河作战的重要经验，推动了华北以至全国抗日高潮的到来。
    东征胜利结束后，中共中央和西北军委又部署了西征，以打击坚持反共的马鸿逵、马鸿宾部，扩大红军，在陕甘宁三省边境地区开创新根据地，争取和东北军建立抗日民族统一战线，策应红二、四方面军北上。至7月底，西征红军先后占领了曲子、环县、宁条梁、定边、盐池、同心、七营、豫旺等重要城镇，开辟了纵横400多里的新根据地，并俘获人、枪各2000余，战马500余匹，还新组建了两个骑兵团，扩大了红军，为二、四方面军北上创造了有利条件，促成了红军三大主力胜利会师。
    1936年6月21日，西北军委随中共中央机关撤离瓦窑堡，于7月3日到达保安。
    西北军委遗址，位于瓦窑堡城内前河滩，共有砖窑和石窑12孔。其中包括周恩来故居砖窑两孔，军委会议室大砖窑(俗称枕头窑)一孔。军委会议室坐西面东，进深6米，宽5米，高4.5米。院落占地面积约1500平方米。