晚上二十三時(shí)，彭德懷來(lái)電:“擬于明日拂曉包圍沙家店附近敵之兩側(cè)而殲滅之，因此不能到中央住地去，請(qǐng)中央轉(zhuǎn)移到劉全塌［離梁家岔二十里］以靠近主力。”毛澤東命令九支隊(duì)輕裝，準(zhǔn)備七天的干糧，把文件燒毀，準(zhǔn)備隨時(shí)向西突圍。他說(shuō):“沙家店一帶要打大仗，兩軍主力都集中在這里，地區(qū)狹小，打得好，我們轉(zhuǎn)危為安，不走了；打不好，我們就往西走，出長(zhǎng)城，進(jìn)沙漠�！�

　　形勢(shì)所迫，對(duì)國(guó)民黨軍整編三十六師的作戰(zhàn)，將決定共產(chǎn)黨人在陜北的命運(yùn)。

　　攻擊在瓢潑大雨中開(kāi)始。一縱和二縱首先將整編三十六師師部和一六五旅包圍在沙家店地域，隨之發(fā)動(dòng)了猛烈的攻擊。鐘松對(duì)突然遭到攻擊有些不知所措，立即命令部隊(duì)在泥溝以北、張家坪以東迅速構(gòu)筑防御工事進(jìn)行抵抗，同時(shí)急令前面的第一梯隊(duì)一二三旅迅速向沙家店靠攏。

　　戰(zhàn)后一二三旅旅長(zhǎng)劉子奇回憶道:

　　解放軍由正面和右側(cè)同時(shí)發(fā)動(dòng)反攻，以壓頂之勢(shì)從兩面高山殺下，向整第一二三旅全線(xiàn)陣地猛沖，有的陣地被輪番連續(xù)沖擊發(fā)生白刃肉搏，死傷枕藉，干部傷亡很多，炮兵營(yíng)長(zhǎng)亦遭炮火擊斃，山炮一門(mén)被擊毀，兩門(mén)因無(wú)炮彈已成癱瘓，騾馬被打得四散亂奔。派往后面掩護(hù)并與援軍聯(lián)絡(luò)的一個(gè)加強(qiáng)排也無(wú)蹤無(wú)影。在戰(zhàn)斗緊張時(shí)候，雖由西安派來(lái)三架次飛機(jī)參戰(zhàn)，投下幾枚小炸彈，對(duì)解放軍絲毫沒(méi)起作用。首先第三六八團(tuán)陣地全部被毀，團(tuán)長(zhǎng)失蹤，官兵沒(méi)退回一人。由于一個(gè)團(tuán)被消滅后，旅只殘存三個(gè)小山頭的陣地，解放軍的火力更加猛烈地集中在這塊狹小的陣地上，更顯得銳不可當(dāng)。第三六七團(tuán)的大部官兵傷亡，陣地失守，電臺(tái)被炮彈打得粉碎，同各方聯(lián)絡(luò)斷絕，情況不明。各路援軍均被解放軍阻擊未到，而解放軍則不斷向陣地周?chē)鷵韥?lái)。這時(shí)候我看到前途已經(jīng)絕望，立即帶著殘部突圍，多次沖擊俱未成功，混戰(zhàn)到將近黃昏時(shí)，終于全軍覆滅。

　　劉子奇突圍未成被俘。

　　沙家店一戰(zhàn)，西北野戰(zhàn)軍斃傷國(guó)民黨軍整編三十六師兩千余人，俘虜四千余人，總計(jì)六千余人。西北野戰(zhàn)軍傷亡總計(jì)一千八百三十九人。戰(zhàn)斗結(jié)束后，毛澤東、周恩來(lái)和任弼時(shí)一行親臨沙家店戰(zhàn)場(chǎng)，毛澤東對(duì)官兵們說(shuō):“沙家店這一仗確實(shí)打得好，對(duì)西北戰(zhàn)局有決定意義，最困難的時(shí)期已經(jīng)過(guò)去了�！�

　　是夜，胡宗南在日記中寫(xiě)道:

　　本夜作戰(zhàn)會(huì)報(bào)判斷匪以全力攻三十六師師部，其對(duì)五十五、一二三、一六五各旅皆為牽制隔絕，使眩感于眼前形勢(shì)，不敢?jiàn)^進(jìn)，使三十六師師部陷于孤立而被消滅。夜不能睡。