没想到，几天后，命令又变了——1937年1月5日，西路军收到命令：“即在高台、临泽地区结集，暂勿西进。”此时局面又发生了变化。蒋介石回南京后又扣押了张学良，准备进攻西安，河东形势再次吃紧。“当时中共方面的周恩来、叶剑英和国民党的顾祝同正在谈判，争取和平解决，谈判涉及红军活动的地盘问题，所以中央希望西路军原地待命以观局势发展”。朱玉教授分析。

可是彼时的西路军的领导人对河东形势的变化和军委的意图并不清楚，徐向前、陈昌浩给中央军委提出，要求派红4军和31军增援，东西合力夹击敌人，“但是，军委认为，河东抽不出部队西援我们”，要求“独立完成任务”。于是，西路军再次停止西进，也失去了最后的机会。

1月20日高台失守，5军军长董振堂、军政治部主任杨克明、13师师长叶崇本均壮烈牺牲，3000名战士战死。

河东的战略变动使西路军贻误了战机，终于被敌人重兵包围。

最后的战役

1937年1月28日西路军集结到倪家营子，还剩1万多人。在这里，西路军将士与马家军展开了一场历时40天的血战。

2月13日，西路军军委会致电中央表示，希望等天气稍暖后转到西宁大通一带活动。但几天后，他们收到了以中央书记处及军委主席团双重名义发来的一份电报，除不同意西路军转出青海大通西宁外，还很严厉地质问：“你们对过去所犯的政治错误，究竟有何种程度的认识？有何种程度的自我批评与何种程度的转变呢？我们认为，你们今后的胜利与对过去政治错误的正确认识与彻底转变是有关系的，你们认为是否如此呢？”

在敌众我寡的形势下，西路军的情况越来越危险。其间，徐向前不断向中共告急，请求速派援兵支持西路军。“但这时我党与蒋介石的谈判，已进入‘拍板’阶段，和平协议，即将达成。”于是，中共方面不得不小心翼翼，不敢随意用兵，以造成　“破坏和平”的口实，“所以，对于救援西路军一事，党中央左右为难，总是希望尽力通过谈判解决。”

1937年3月13日，西路军余部退进祁连山。在一座被当地人称为石窝的山上，陈昌浩最后一次行使了军政委会员主席的职权，他宣布徐向前和他本人离队返回陕北，向党中央汇报情况。将仅存的3000人编为三个支队，分路游击。留下来的人里就有陈昌浩的妻子张琴秋。当时，石窝山上一片哭声。徐向前曾劝说陈昌浩留下来以稳定军心，而陈昌浩激动地说：“不行，我们回去和中央斗争去！”徐向前在回忆录里说：“他要斗争什么呢？无非是西路军失败的责任问题。”

其中红30军的剩余人员被编为左支队，由李先念、程世才率领，攀行在祁连山的雪岭冰谷之中。4月29日，终于到达新疆与甘肃交接界的星星峡，与盛世才的接应人员接上了头。西路军将士的命运极为惨烈：红9军军长孙玉清被俘后被大刀砍死。与总部失去联系的妇女独立团，遭重敌包围全部被俘。这些女战士有的被马步芳、马步青作为战利品赏赐给各级军官做妻妾，有的被转卖多次，有的被迫自杀……

徐向前在回忆录里说，“西路军的任务，飘忽不定，变化多端，并大大超出应有限度，是导致失利的根本因素”。徐向前说，“孤军外线作战，任务不定，迟疑徘徊，实为兵家大忌。而西路军的情况，却恰恰如此”。而另一方面，“由于中共态度明显改变，蒋之西安行营主任顾祝同又发出最后通牒，东北军高级将领态度分化，终于激起了西安方面内部兵变。东北军少壮派军官于2月2日枪杀了赞同中共主张的东北军67军军长王以哲等，致使东北军内部严重分裂。原计划中的西北三位一体至此全面瓦解”。