山城堡战役是红军前敌总指挥部面临复杂多变的敌情我情，被动部署的一次关键战役，对西安事变的发生和国共第一次内战的结束都有重大影响。
敌情方面，蒋介石调集胡宗南为首的中央军辅以王以哲的东北军从宁夏南部一路追击红军，由于其兵力火力远远强于红军，同时由于张国焘违背中央集中兵力先打胡宗南的命令，私自调部队过河执行宁夏计划，导致河东红军节节后退，河东红军和西渡黄河的西路军被完全割裂。
我情方面，三个方面军的红军主力首次在前敌总指挥部彭德怀和任弼时指挥下联合作战，但红四方面军又受到张国焘的极大影响，所以彭德怀的指挥最初并不顺利，彭德怀制订的海打战役计划，由于红四方面军在张国焘的干扰下未能执行，打乱了彭德怀几次作战计划。加上外线作战条件不理想，后勤保障难度大，当地又极度缺水缺粮，所以最后一退再退，退到陕甘宁苏区边缘的山城堡，不得不进行最后的反击。
战役过程
1936年10月，中国工农红军第一、第二、第四方面军在甘肃会师。蒋介石不顾中国共产党一再提出“停止内战、一致抗日”的主张，继续坚持反共内战政策，调集国民党军第1、第3、第37军和东北军的第67军、骑兵军第5个军，从会宁至隆德一线，由南向北分4路向红军进攻，企图消灭红军于靖远、海原地区。为粉碎国民党军的进攻，争取抗日民族统一战线的形成，红军前敌总指挥部根据中共中央委员会和毛泽东的指示，决定集中主要兵力给胡宗南第1军以歼灭性打击;以一部兵力钳制第3、第37军,并相机予以打击;对东北军第67军和骑兵军积极进行统一战线工作，迟缓其前进。
10月底，红军各部由打拉池、海原地区逐次向东转移。至11月15日，分别移至萌城、甜水堡、豫旺堡以东地区。此时，国民党军除第37军在黄河以西外，东北军前进比较迟缓，第3军进占同心城后停止前进，唯第1军紧紧尾追红军，进至豫旺地区。17日，第1军分3路前进：左路第1师第1旅由惠安堡东进，中路第1师第2旅向萌城、甜水堡推进，右路第78师由西田家原向山城堡前进。其第43、第97师位豫旺,为第2梯队。当日，红四方面军第4、第31军在萌城、甜水堡以西地区击溃第1师第2旅,毙伤其600余人，并击落飞机1架。18日，红军前敌总指挥部决定集中优势兵力，在山城堡地区求歼孤军深入之第78师。19日，前敌总指挥彭德怀到山城堡部署作战，以红一方面军第1、第15军团和第4、第31军集结于山城堡南北地区隐蔽待机;以红军第28军在红井子一带钳制国民党军第1师第1旅;以红二方面军第6军团和红一方面军第81师在洪德城、环县以西迟滞东北军;以红二方面军主力集结于洪德城以北地区为预备队。
20日，国民党军第78师第232旅及另1个团进占山城堡地区，孤立突出，翼侧暴露。21日下午，红军发起进攻，红15军团和红1军团第2师向山城堡西北之哨马营方向进攻，断其退路，其他各部红军向山城堡进逼。是日黄昏，红1军团第1、第4师和红31军一部，乘第232旅变换阵地之机,从南、东、北3面向山城堡猛攻，激战至22日上午,全歼国民党军第78师1个多旅。与此同时，红28军在红井子附近击溃第 1师第1旅。第1军其他各部仓皇西撤。山城堡战役，迫使国民党军停止了对陕甘革命根据地(亦称陕甘苏区)的进攻，对国内和平的实现起了促进作用。山城堡战役的胜利，挫败了蒋介石的进攻计划，大振了红军的军威，巩固了陕甘宁抗日根据地，改变了红军的被动局面，对于增强红军内部团结，巩固与发展同东北军等部的统一战线，促进逼蒋抗日方针的实现，都具有重要意义。这次战役之所以能够取得胜利，其主要原因有以下几点：
一是有中央军委的正确决策。此次作战前，中央军委曾制定了宁夏战役计划，但随着形势的发展，已失去了执行这一作战计划的条件。于是，中央军委便根据当时的实际情况，提出了一个新的作战计划。根据敌人决心"围剿"红军于陕甘宁地区，且敌人孤军冒进的情况，中央军委于11月14日和15日接连向红军总部和前敌总指挥部下达指示，要求红军主力在山城堡地区“集结全力，准备打第一仗”。
二是三大主力红军团结战斗。在这次作战中，三个方面军的部队共同作战，能否做到团结一致共同对敌，是一个重要问题。在作战过程中，三个方面军的部队统一听从前敌总指挥彭德怀的命令，相互配合，协同作战，使战役取得了最后的胜利。
三是担负主要进攻任务的红一方面军指战员，勇猛战斗，发挥了重要作用。
四是当时东北军早已和红军达成互不侵犯的秘密协议，配合胡宗南进攻的王以哲所部即使在蒋系特务监视下仍秘密和红军发电报通报国军动向，使得胡宗南的部署被彭德怀了如指掌，而且王以哲部的进攻也以象征性为主，红军就可以以少量兵力阻滞东北军，而集中主力对付中央军。