1947年3月，蒋介石军队由于战线拉长，兵力不足，被迫将其全面进攻改为对山东和陕北两个解放区的重点进攻。蒋介石用于进攻陕甘宁解放区的主力，是其嫡系第1战区司令长官胡宗南集团所属的20个旅，该集团也是此时蒋介石手中唯一的战略机动集团。另外，蒋介石还调集青海马步芳、宁夏马鸿逵集团的12个旅，榆林邓宝珊集团的2个旅，配合胡宗南集团进攻陕北。蒋介石企图利用其34个旅共25万人的兵力，在3天内攻占延安，在3个月内聚歼西北我军于延安及其以北地区，或逼迫西北我军东渡黄河。
为了粉碎国民党军对陕北的重点进攻，中共中央决定：以陕甘宁和晋绥解放区的部队组成西北野战军，由彭德怀任司令员兼政治委员，习仲勋任副政委，下辖第1纵队、第2纵队、新编第4旅、教导旅等6个旅，共计2．8万人，担负主要作战任务；地方部队、游击队和民兵在敌占区广泛开展游击战争，配合野战军作战；集中陕甘宁和晋绥2个解放区的人力、物力支援战争；为适应战争形势的发展，中共中央决定毛泽东、周恩来、任弼时等率中央及解放区总部继续留在陕北，刘少奇、朱德、董必武等组成中央工作委员会，进至晋察冀解放区，叶剑英、杨尚昆等率中央后方委员会，进到晋绥解放区。另外，根据中共中央军委的指示，西北野战军在具体的作战方针上决定实行诱敌深入的方针，依靠优越的群众条件和有利的地形，大打人民战争，运用“蘑菇”战术，集中优势兵力寻机歼敌。
3月13日，胡宗南集团集中14个旅，自洛川、宜川地区分两路向延安发起进攻。18日，中共中央及延安各机关安全转移后，西北野战军于19日上午主动放弃延安。胡宗南集团占领中共中央首府延安后，气焰更加骄狂，急于寻找西北野战军主力决战。
为了扩大敌之错觉，创造有利的歼敌战机，西北野战军决定以小部兵力佯装主力诱敌北上安塞，主力则位于机动位置寻机歼敌。21日，胡宗南以整编第1军的整编第1、第90师共5个旅的兵力由延安向安塞方向急进，企图围歼西北野战军主力于安塞东北地区。另外，胡宗南以整编第27师的第31旅（欠第91团）由临真镇向青化砭前进，担任其主要进攻部队的翼侧掩护。西北野战军在侦知胡宗南的上述情况后，遂以第2纵队、第1纵队的第358旅、教导旅及新编第4旅共5个旅的兵力，以敌整编第27师的第31旅为歼击目标，在青化砭周围地区，利用公路两侧的山地隐蔽设下了袋形伏击阵地。25日，第31旅主力沿咸（阳）榆（林）公路北进，当该敌进入青化砭伏击圈时，西北野战军主力立即展开拦头、断尾和两翼攻击。经过1小时47分钟的战斗，即将第31旅旅部及第92团共2900余人全部歼灭，旅长李纪云被俘。
青化砭战役，是西北野战军撤出延安后取得的第一个大胜仗，此役沉重打击了胡宗南集团的气焰，极大地鼓舞了陕北解放区军民的斗志。
