1947年3月13日，胡宗南集团集中14个旅，自洛川、宜川地区分两路向延安发起进攻。18日，中共中央及延安各机关安全转移后，西北野战军于19日上午主动放弃延安。胡宗南集团占领中共中央首府延安后，气焰更加骄狂，急于寻找西北野战军主力决战。
21日，胡宗南以整编第1军的整编第1、第90师共5个旅的兵力由延安向安塞方向急进，企图围歼西北野战军主力于安塞东北地区。另外，胡宗南以整编第27师的第31旅(欠第91团)由临真镇向青化砭前进，担任其主要进攻部队的翼侧掩护。
西北野战军在侦知胡宗南的上述情况后，遂以第2纵队、第1纵队的第358旅、教导旅及新编第4旅共5个旅的兵力，以整编第27师的第31旅为歼击目标，在青化砭周围地区，利用公路两侧的山地隐蔽设下了袋形伏击阵地。
25日，第31旅主力沿咸(阳)榆(林)公路北进，当进入青化砭伏击圈时，西北野战军主力立即展开拦头、断尾和两翼攻击。经过1小时47分钟的战斗，将31旅旅部及第92团共2900余人全部歼灭，旅长李纪云被俘。
青化砭战役，是西北野战军撤出延安后取得的第一个大胜仗，此役沉重打击了胡宗南集团的气焰，极大地鼓舞了陕北解放区军民的斗志。