紅軍是1月24日早晨前鋒部隊占領甘州西洞堡的，下午傷病員、機關、後勤人員才陸續到達,他們要搬家似的帶一些生活、辦公物資，走路行軍速度慢，走了一夜的路，人困馬乏的。國民黨馬家隊的騎兵隻用三四個小時就追上了。紅軍把有些傷病員就地安置在老鄉家裏，給老鄉付一些錢，然而紅軍剛走，這些傷病員就被馬家隊搜出來殺了，有幾個是剝光了衣服，寒冬天氣捆綁在樹上凍死的。
下午3時許，馬家隊前線總指揮馬元海命令一00師手槍團和青海憲兵團，分成左右兩翼，步騎配合向西洞堡紅軍陣地襲來。紅三十軍政委李先念和軍長程世才登上堡內白塔，用望遠鏡觀察敵情，見敵兵力不多，占據著土坎和小沙土包，大部分駐紮在空曠地帶，而我軍占據著農舍和城堡，依托院牆，居高臨下，可做有力抵抗，這時如果出奇兵，對敵突然襲擊，殺敵取勝把握很大。兩人商量要抓住戰機，乘敵大部還沒有圍過來的機會，搞一次快速襲擊，集中兵力殲滅憲兵團一路。兩人製定好作戰計劃後，立刻發電向西路軍總指揮做了匯報，總指揮徐向前聽了匯報後，認為他們的計劃部署周密可行，堅定地說：“我批準你們的計劃，抓住時機，命令部隊出擊！”
下午3時許，紅三十軍以八十八師、八十九師為主力的出擊部隊，待敵青海憲兵團靠近陣地後，突然一陣猛烈的開火射擊。憲兵團失利，丟下一片屍體後掉頭就跑，紅軍吹響了衝鋒號，戰士們一個個帶著深仇大恨，像猛虎般衝出村莊，向憲兵團猛撲，一下子將敵包圍在空曠的西洞灘上。轉眼間，空曠的戈壁灘上殺聲四起，戰刀在陽光下閃著寒光，敵左翼騎兵部隊同時受到紅軍大隊人馬的打擊，亂了陣腳，都快馬加鞭，一哄而逃。敵青海憲兵團是馬步芳的精銳部隊，全有青海省彪悍的青壯年組成。他們身著黑色皮襖，頭戴皮帽，攜帶長槍、手槍、馬刀。他們中撒拉族居多，由於長期聽信反動宣傳和教育，中毒很深，不把槍口對準他，刀架不到脖子上是不會輕易投降的。紅軍就以多製少，兩個師的人馬把敵一個憲兵團包圍起來集中打擊，槍擊刀砍的一陣子把青海憲兵團全都趕到陰曹地府見閻王去了。