1947年2月28日，蒋介石飞抵西安，同胡宗南部署进攻延安和陕甘宁边区的作战计划。根据蒋介石的部署，集中在西北的国民党军队34个旅共23万人，分由南、西、北三面向陕甘宁边区发动重点进攻。其中马鸿逵、邓宝珊部从西、北两线进攻，胡宗南部两个整编军15个整编旅共14万余人，从南线直逼延安。胡宗南部整编第一军和第二十九军于3月10日分别在洛川、宜川地区集结完毕，并完成了战斗准备。11日，胡宗南由西安抵洛川，召集旅以上军官会议，宣布进攻延安的作战计划，并成立前敌指挥所，由西安绥靖公署副主任裴昌会兼主任。13日，胡宗南部组成左右两个兵团，分别由整编第一军军长董钊和整编第二十九军军长刘戡带领，从宜川、洛川出动，向延安发起进攻；同时还出动10余架美制B一25轰炸机和P-47战斗机，对延安及其附近地区轮番轰炸。胡宗南在洛川坐镇指挥，叫嚷“三天占领延安”，妄图一举摧毁中共中央指挥中枢，消灭西北人民解放军，迫使中共中央和人民解放军总部撤到黄河以东，彻底解决西北问题。
为统一指挥和提高作战能力，1947年2月，中共中央军委决定将进驻边区的晋绥军区第一纵队及陕甘宁晋绥联防军所辖新编第四旅、教导旅、警备第一旅、警备第三旅等部组成陕甘宁野战集团军，张宗逊、王世泰任正副司令员，习仲勋、廖汉生任正副政委。司令部驻延安市，下辖6个旅，兵力2.8万，与敌人相比，众寡十分悬殊。在这种情况下，为掩护中共中央机关、人民解放军总部和广大群众转移，中共中央决定以一部兵力部署于延安以南地区，用运动防御战阻击敌人进攻，集中主力在富县西南地区待机。1947年3月16日，为适应新的战争形式，统一指挥边区武装力量，中央军委决定：撤消陕甘宁野战集团军，将陕甘宁解放区所有野战部队和地方武装组织起来，组成西北野战兵团，下辖6个旅2.6万余人，由中共中央军委副主席兼总参谋长彭德怀任司令员兼政治委员，张宗逊任副司令员，中共中央西北局书记习仲勋任副政治委员。另以陕甘宁边区警一旅、警三旅、新编第十一旅和骑兵第六师共1.6万余人，编为地方部队。命令“上述各兵团及边区一切部队自三月十七日起统归彭德怀、习仲勋同志指挥”。同日，毛泽东以中央军委名义签署战斗命令，要求野战军“在防御战斗中疲劳与消耗敌人之后，即可集中五个旅以上打运动战，各个歼灭敌人，彻底粉碎敌人进攻”。3月17日，王震率领第二纵队由山西西渡黄河回师延川，立即投入战斗。
西北野战兵团和地方武装与敌人兵力相比，众寡悬殊，但士气高涨，誓与敌人寸土必争。从3月13日起，西北野战兵团和地方武装节节抗击进犯之敌，并不断地施以反击。经6天激战，在胜利完成掩护中共中央和中央军委机关及群众转移的任务后，遂于3月19日上午主动撤离延安。20日，西北野战兵团在延安以北的梁村组成指挥机关。陕甘宁边区政府副主席刘景范任后勤司令员，张文舟任野战兵团司令部参谋长，徐立清任政治部主任。西北野战兵团和地方武装部队在延安保卫战中歼敌胡宗南整编第一师、第十七师、第二十七师、第三十六师、第九十师各一部，合计5200余人。野战兵团和地方部队伤亡691人，以较小的代价换取了敌人的重大伤亡。