▲少帅张学良
1934年春，刚刚从欧洲访问归来的少帅张学良就任鄂豫皖三省“剿匪”副总司令，率领东北军各部参与对红军的围剿；次年4月，为了消灭即将长征到达陕北的红军主力，蒋介石在西安设立西北“剿总”，仍任张学良为副总司令，东北军各部也随其北上，开进陕西、甘肃等省驻扎，准备趁红军立足未稳，就从多个方向发动围攻，将其聚而歼之。
▲长征红军到达陕甘根据地
东北军与红军首战失利
在这些东北军部队中，何柱国第57军可谓头号主力，下辖沈克第106师、江淮仁第108师、牛元峰第109师、董英斌第111师、常经武第120师共5个师，总兵力约4万余人。虽然已经离开东北老巢长达四年，但该军的装备依然精良，各团都配属迫击炮连、平射炮连，各营都配属重机枪连，各排都配属至少3挺机枪，无论兵力还是火力，都不输给蒋介石的嫡系中央军部队。
但放着侵占东三省的日寇不打，却来围剿北上抗日的红军，东北军官兵普遍积极性不高。1935年10月，东北军另一主力第67军派出第110师从延安出发，救援遭到围攻的甘泉城，结果在劳山一带遭遇埋伏，仅6个小时就全军覆灭，师长何立中也重伤身亡；消息传来，东北军各部士气更加低落。
▲牛元峰剧照
后勤主管想好好表现一下
但甘泉城还是得救援，任务很快又交到驻兵太白镇（今甘肃省庆阳市合水县太白镇）第57军头上，由于军长何柱国正奉命编练骑兵军，因此军长一职暂由第111师师长董英斌代理，在董主持召开的军事会议上，参会的各位师长、团长都有些怯战，竭力主张绕道洛川方向前往救援，虽然要多走200多里，但道路平坦开阔，而且都是自己的控制区，相对安全；唯独第109师师长牛元峰不同意，坚决要求穿过直罗镇、张村驿等红军控制区域，直接北上救援。
牛元峰还讥讽在场众人：“那样胆小，还打什么仗！我1个师都不怕，你们4个师还怕什么？”为了表示自己并非耍嘴皮子，牛还主动请缨，愿意率领109师担任全军的开路先锋，首先拿下直罗镇。牛元峰如此英勇似乎没有道理，因为他虽然官至少将师长，但根本没有打过仗，一直都在后勤部门工作，担任东北军辎重司令多年；但大家不知道的是，牛元峰刚刚参加了蒋介石亲任团长的庐山军官训练团，满脑子都是“攘外必先安内”的反动思想，急于立功表现一下。
▲直罗镇战役形势图
直罗镇内外全军覆灭
此外，牛元峰心中有自己的小九九，他虽然知道直罗镇属于红军陕甘根据地，但该镇距离第57军主力驻扎的合水县城不足百里，而且位于从合水到陕西鄜县的大道上，因此红军主力不会驻扎，更不会设伏；但过了直罗镇就会深入陕甘根据地，将会一站比一站危险，如果自己先拿下直罗镇，那么往后的张村驿、鄜县就用不着自己率109师上阵了。
11月20日拂晓，109师率先出发，虽然沿途连续不断有零星战斗，但都不怎么剧烈，当天中午部队就到达直罗镇一带。这里是一处有着200户居民的村镇，南北两侧都有连绵不绝的土山，中间夹着一条窄长的葫芦河河谷，109师行军只能摆成一字长蛇阵，沿着葫芦河南岸蜿蜒行进；尽管地形如此险要，但牛元峰对自己的判断依然信心满满，还未进镇就让参谋拟电向西安总部和军部报捷，并下令部队就地休整。
▲油画《直罗镇战役》
次日凌晨，红军突然越过南北两面土山，一阵猛打猛冲，将109师在镇外的2个团歼灭大半，并将直罗镇团团围困。牛元峰率部坚守到23日夜，粮食耗尽，只能率部突围，但很快被红军追上消灭，牛元峰也被击毙。此战，红军俘虏5300多人，缴获长短枪3500多支、轻机枪176挺、迫击炮8门、子弹22万发。