“九一八”事變後，東北軍放棄奉天兵工廠和富庶的東四省，退回關内地盤越來越小，自己已經無力供養自己的幾十萬大軍，軍饷需要老蔣發放，有奶便是娘，但老蔣的錢也不是白拿的，于是封張學良為豫鄂皖三省剿總副司令、武昌行營主任兼任西北剿總副司令并代行總司令職權等一大串頭銜，對紅軍進行‘圍剿’。
東北軍大軍進入陝甘，便開始部署“圍剿”紅軍，少帥張學良接到報告，陝北隻有劉志丹紅26軍和紅27軍幾千人，而且裝備低劣，兵員素質差，裝備極為低劣，沒有火炮，機槍很少，步槍多是繳獲而來，有好幾種型号，子彈匮乏。其中相當一部分紅軍士兵拿單發土槍，鳥槍，甚至大刀，長矛，鋤頭作戰。如果單純按照戰鬥力來計算，頂多相當于東北軍二三個團。其實，紅25軍長征已經來到這裡彙合。
自己十幾萬裝備精良的大軍殺過去，怎麼可能不勝，少帥張學良頗為自負。然而，他沒有想到的是，這批東北軍子弟，老家被日本人占領，這邊來與自己的同胞紅軍作戰，内部厭戰情緒蔓延開來，即使是再精良的裝備，也會一敗塗地的，不信看看東北軍在陝北與紅軍作戰的三次慘敗便知道。
一敗勞山戰役。勞山地區，是東北軍前來圍剿的必經之處，這裡都是黃土山，山上樹木密集，非常利于隐藏，而山谷中間隻有一條山溝土路可以行軍（所謂的延甘公路）。這條土路很窄，有的地方隻能走過一兩輛馬車，是以，紅軍決定在這裡占據地形優勢，設伏，然後誘敵深入，加之山地戰的特殊性，肯定會勝利的。
張學良如此驕傲地認為自己部隊的戰鬥力強，紅軍簡直是不堪一擊，那他的部下自然也上行下效，負責中路軍指揮軍長立功心切，他的主力高歌猛進，連續占領洛川，甘泉等地，隻遭遇紅軍民兵的輕微抵抗，所部輕松占領兩百多公裡紅軍遊擊區的地盤，随即認為陝北紅軍沒有什麼戰鬥力，大喜過望。
這些隊伍的進階指揮員，被勝利沖昏了頭腦，認為自己占了紅軍的大片地盤，就可以放心了，其實，紅軍通過主動放棄這些地盤，目的是讓東北軍分散在這些面積廣大，但是地形複雜的地盤上，數萬兵力根本無法集中。由此創造出殲滅東北軍主力部隊的條件。而這個時間，紅軍主力部隊在勞山地區早已集結，士氣高漲，早就設好了一個嚴密的口袋陣，以逸待勞，等着敵110師來鑽，發動全面進攻呢。
當敵人全部進入伏擊地後，紅軍便發動了猛烈的攻擊，與此同時，前衛部隊發現，前進的道路已經被紅軍用石塊全部封鎖，指令部隊趕快後撤，此時已經來不及，紅軍向東北軍全面開火了，頓時，敵人亂成一鍋粥。
由于此處山谷地形狹窄，紅軍又控制全部有利地形，東北軍2個團像一隻被拉長脖子等着殺的雞一樣，完全處于被動挨打的地位，紅軍一顆手榴彈就能炸倒好幾個東北軍士兵，機槍子彈像陣風一樣将一排排東北軍士兵掃倒。紅軍兩個軍士兵都是經久沙場的老兵了，他們用機槍，步槍，手榴彈從高向低處的東北軍猛烈攻擊，火力非常猛烈。
勞山伏擊戰，雙方激戰了3個小時，東北軍兩個團幾乎全軍覆沒，損失數千人馬，一個師長，一個師參謀長陣亡，兩個團長一死一俘。紅軍繳獲山炮4門，迫擊炮8門，重機槍24挺，輕機槍162挺，長短槍3000多支，軍馬300多匹，50瓦電台一部，收獲極為豐厚，取得了空前的大勝利。
二敗榆林橋戰役。俗話說吃一塹長一智，陝北紅軍擅長打伏擊戰，倘若後方沒有足夠兵力支援情況下孤軍深入，是很容易被紅軍乘機殲滅。為此，決定以洛川為中心穩紮穩打的步步前進，不給紅軍任何可乘之機。為此，東北軍67軍主力全部撤回洛川附近自己的防區，隻留下延安129師的一個團和甘泉的一個加強營，另外就是在甘泉南邊，洛川北面的一個據點是軍事要沖榆林橋，裡面駐紮着一個團。
令他沒有想到的是，陝北紅軍十五軍團在獲得勞山戰役勝利以後，準備繼續擴大戰果，決定主動攻打榆林橋據點，拔掉這個釘子，一旦打下榆林橋，東北軍在洛川以北就隻有甘泉，延安兩個孤立的據點，遲早會完蛋的，東北軍的此次對陝北蘇區的進攻也就等于被粉碎了。
榆林橋此處是鹹延公路（鹹陽到延安）的一個重要的交通據點，東北軍占據此處即可以對蘇區南部交通全面封鎖，東北軍一個團在此處駐紮以後，修建了一些堅固工事。在榆林橋外圍北高地設立了防禦陣地，建了碉堡，壕溝和鐵絲網，設立了重機槍陣地。團長為高福源畢業東北講武堂，是張學良的警衛營長，性格強硬固執，對他非常忠心，很快被提拔成為自己的心腹。
拂曉，紅軍開始進攻榆林橋，由紅二十五軍從北高地開始正面強攻。東北軍守軍在團長高福源指揮下，憑借8挺重機槍拼命抵抗。紅二十五軍沒有什麼重武器，主要以連為機關人海戰術沖鋒，然後投擲集束手榴彈。這樣沖了幾次，都被東北軍重機槍火力攔截，無法把手榴彈投到碉堡，也就沒有能夠攻陷這處陣地。
這邊，徐海東劉志丹見強攻一個多小時不能成功，也都很着急，開始找其他的辦法。當地的陝北老百姓都是支援紅軍的，他們為紅軍指出了一條小路，可以繞過這個陣地。于是徐海東率領一部主力小路處繞過陣地，一舉突進榆林橋鎮。高福源發現紅軍不知道從哪兒竄進榆林橋真，大驚失色。但高畢竟是學院派出身，很有些能力，随即指令部隊反沖鋒。東北軍向突入鎮内的紅軍大舉進攻，一度将紅軍打出榆林橋鎮。
令他沒有想到的是，後方守住了，前面又出了問題。此時正面陣地的東北軍發現榆林橋後方響槍，以為後方被攻陷，驚恐不已，自己亂掉了。他們很快失去抵抗意志，一部分士兵潰逃，剩餘部隊在紅軍沖鋒下舉手投降，由此紅軍控制了榆林橋外的高地，火力可以覆寫全鎮。高福源得知北高地失守以後，歎道：完了，榆林橋守不住了。
高福源還是很強硬的，此時仍然不願意投降，他下令展開巷戰。東北軍士兵占據很多房屋，在牆上挖洞，朝外面猛烈射擊。紅軍則毫不示弱，用手榴彈投入房子内并且揮舞大刀展開肉搏戰。此時東北軍士氣低落明顯的表現出來，很多人沒有抵抗就舉手投降。連續打了2個小時，真正激烈戰鬥幾乎沒有，主要是紅軍搜尋屋子，接受投降而已。
高福源所部一個團被全殲，1500多人投降，榆林橋鎮全部被紅軍十五軍團占領，高福源此時仍然率領幾個衛兵躲入一個窯洞後繼續抵抗，紅軍集中火力向這個窯洞開火，打的裡面東北軍雞飛狗跳。混戰中高手臂上中了一槍，頓時癱倒在地，被沖入的紅軍戰士當場生擒，繳獲了迫擊炮8門，重機槍16挺，輕機槍100挺，步槍1000多支，又是一個大收獲。
三敗直羅鎮戰役。東北軍入陝以來，勞山戰役110師被殲滅兩個團，整個師被打殘，如果說這是一場大敗！榆林橋戰役整個團，及所有武器裝備和兵員皆被紅軍俘虜是一場慘敗。那這一次，直羅鎮戰役，東北軍可謂是名副其實的完敗了，整個109師全軍覆沒，師長自殺！
說起直羅鎮戰役，對東北來說，應該是很可惜的！因為吃了兩次敗仗的張學良，已經注意并認識到孤軍深入，所帶來的慘痛教訓。是以他已經決定改變部署，起初紅軍自榆林橋戰役以後，的确是無從下手了，東北軍也确實沒有再給紅軍任何可乘之機。
當時，1935年10月，紅軍在陝北吳起鎮會師後，令蔣介石如坐針氈，趁紅軍立足未穩之際，蔣介石馬上調兵遣将，決定對紅軍實施“圍剿”，調集了東北軍５個師的兵力，以董英斌部４個師為西路，自甘肅慶陽、合水出動，沿葫蘆河東進；以王以哲部１個師為東路，沿葫蘆河西進，企圖東西對進，圍殲紅軍于葫蘆河、洛河之間地區。
1935年11月20日，敵先頭部隊第109師在飛機的掩護下，進入直羅鎮－－紅軍預設的戰場之内。同時，106師、111師進入了直羅鎮西北方的黑水寺地區。
直羅鎮位于陝西富縣葫蘆河南岸，當時，這裡是由陝西富縣通往甘肅合水縣必經的一個集鎮。直羅鎮南北群山起伏，中間是一狹長谷川，不便于大部隊展開，紅軍就埋伏在四面的山上。
11月20日下午四點左右，牛元峰的一零九師在飛機的掩護下進入了直羅鎮，也鑽進了紅軍預設的口袋裡。牛元峰騎着馬一邊往鎮子裡走，一邊得意洋洋地給身邊的副官說，給軍長發電報，說我們已經占領了直羅鎮。
牛元峰，山東沂水人，畢業于東北講武學堂，他和張學良的關系十分密切，出任東北軍辎重司令多年（相當于現在的後勤部長）。這個牛元峰狂妄自大，牛氣沖天。他不但沒把紅軍放在眼裡，連他的軍長董英斌也沒放在眼裡。
２１日拂曉，直羅鎮戰鬥打響，紅1軍團自北、西北、東北方向，紅１５軍團自南、西南、東南方向，同時發起攻擊。國民黨１０９師大部被殲，師長牛元峰率殘部５００餘人，占據了直羅鎮東南的一個土寨子，準備固守待援。
在紅軍的堵截下，來援的106師和111師退守到了直羅鎮西北方的太白鎮。由富縣來援的敵117師也倉皇逃回了富縣，109師師長牛元峰冒險突圍，被紅15軍團發現後于２４日上午全部殲滅，牛元峰開槍自殺，直羅鎮戰役勝利結束。直羅鎮戰役殲滅國民黨東北軍１個師又１個團，俘虜5300餘人，繳槍3500餘支，直羅鎮戰役的勝利，粉碎了敵人的“圍剿”計劃。
這三次慘敗之後，張學良才得出結論，原來蔣介石正是借紅軍之手消滅自己，從此東北軍再也沒有和紅軍作戰了，也為此後的西安事變埋下伏筆。