11月4日，徐向前、陈昌浩致电红军总部：“目前战役计划已决定，务请速战，迟则敌齐头难决战斗。关麟征师、马鸿宾师既有令开石咀子，如不速战，则该两敌若先我出中卫、宁夏，使宁夏战役更难速完成。我方情况实不允许久控制现地区，等配合右岸行动。”5日，红军总部复电徐、陈，令河西部队应不受一切牵制，独立消灭马步芳部，“首先占领大靖、古浪、永登地区，必要时应迅速占领凉州地区”，独立开展新的局面见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第377～379页。。
中央军委和红军总部的这一决定，给了河西部队以较大的机动余地。六日，徐向前制定了《平（番）大（靖）古（浪）凉（州）战役计划》，报请军委批准。这一战役计划，以集中主力西进，首先消灭平番（即永登）、大靖间的马步芳野外部队，进占大靖、平番、古浪、凉州地区作立脚点，伺机策应河东部队渡河作战为目的。8日，毛泽东、周恩来电示：“徐、陈向凉州进，作战时集中兵力打敌一旅，各个击破之”。见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第377～379页
有件偶然的事，更加强了徐向前的西进决心。一天，红军驻守一条山的团队忽将一名外国人“俘获”，送到赵家水总指挥部。这个外国人个头不高，穿一身皮衣服，有着一副标准的军人姿态，自称是蒙古红军，带着900匹骆驼的运输队，奉命从苏联径来中国，给红军运送军用物资，但途中遭到宁夏马家军的突然袭击，货物全部被截去，他只身逃脱，前来找红军联系，报告情况。陈昌浩曾在苏联留过学，懂些俄语，反复盘问后觉得所谈情况比较可靠。他和徐向前商量，一致认为到定远营取得军用物资的可能性已微乎其微，中央令河西部队西进，占领大靖、古浪、凉州地带，显然是希图从新疆方向打通国际路线，争得援助物资。为保证河西部队党政军的统一组织领导，他们向军委提议成立西北前敌委员会，以陈昌浩、徐向前、曾传六、李特、熊国炳、杨克明、王树声、李先念、陈海松、郑义斋、李卓然等11人组成见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第383页。。
11月8日，中央及军委提出了《作战新计划》。总的意图是放弃夺取宁夏的原计划，将河东三个方面军的主力组成南路军、北路军，分别从延长、延川地区和神木、府谷地区东渡黄河入晋，进行大规模的战略转移，继续逼蒋抗日，争取与阎锡山、蒋介石达成停止内战、一致抗日的协定；河西部队则组成西路军，以在河西创立根据地，直接打通远方为任务，准备以一年完成之《作战新计划》见《中国工农红军西路军·文献卷》第386～387页。。显然，这是一个带根本性的战略变动。但是对于如此重大的变动，徐向前、陈昌浩事前事后均一无所知。
根据上述新的战略行动计划，11日，中央正式命令河西部队组成西路军。为统一领导，批准成立西路军军政委员会，由陈昌浩任西路军军政委员会主席，徐向前任副主席见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第394～395页。。
孤军苦战河西走廊
为实现《平（番）大（靖）古（浪）凉（州）战役计划》，河西部队于11月9日按指定位置集结完毕，当夜向西开拔。第一纵队三十军和第三纵队五军居右翼，由一条山、吴家川向大靖前进；第二纵队九军和总部直属队居左翼，由镇虏堡地区经松山城、干柴洼向古浪前进。徐向前、陈昌浩随三十军行动，王树声随九军行动。
这时部队衣衫单薄褴褛，许多人赤脚穿着草鞋，武器弹药极端缺乏，在寒冷、饥渴、疲劳和风沙中同敌人拼搏，伤病员逐日增加。三十军进至大靖附近，守敌第五师祁明山旅固守不出。为争取时间，李先念率军绕道而行，包围了土门子，迫使守敌骑五师工兵营投降。与此同时，左翼红九军亦进至干柴洼地区。11日晨7时许，敌骑五师两个旅、一百师一个旅在反动民团配合下，分由东、西、南三面向干柴洼猛扑。激战到晚，九军将敌击溃，主力进至横梁山地区，继续打击追堵之敌。
在大靖附近，徐向前、陈昌浩收到中央军委11月11日的来电，内称：“由于河东还未能战胜胡毛王各（敌）军，妨碍宁夏计划之执行，我们正考虑新计划，但河东主力将与西路军暂时的隔离着。”来电还征求意见：“西路军单独西进接通新疆有无把握？如返河东有何困难？”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第397～398页。
陈昌浩召开了军政委员会，听取大家的意见。徐向前在会上列举了五六条理由，说明西进新疆的必要性：（1）可以解决西路军的战略靠背问题；（2）能拿到苏联援助的武器；（3）回过头来再打马家军，易如反掌；（4）对河东红军和友军，能起到有力的鼓舞和策应作用……
讨论中，大家赞成徐向前的意见，一致认为，东返与西进比较，困难更大。于是，会议决定西进。计划第一进步占凉州、永昌、大靖，略作休整补充；第二步进占甘州、肃州，准备接通新疆、蒙古；决心在甘州、凉州、永昌、民勤地区创造根据地，不在万不得已时，不放弃凉州、肃州、永昌。当即将这一意见报告了中央见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第400～401页。。13日，中共中央书记处致电共产国际：“蒋介石部队已将红军主力与红军渡河者从中隔断，渡河者现组成西路军，受徐向前、陈昌浩指挥，人数2.2万，令其依照国际新的指示向接近新疆之方向前进”见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第40～406页。。15日，中央电复西路军：“同意向凉州前进。”并说新疆接济正准备中。见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第416页。
得到中央的明确电复，徐向前立即将部署作了调整，命令部队迅速西插。13日，九军进占古浪城，吸引了马家军向古浪地区集中，三十军乘虚向西疾进，先围凉州，进占城西四十里铺西十里铺：应为西四十里堡。。当时，马步青就在凉州城内，兵力空虚，见西路军大队人马绕城行进，吓得连夜组织民团、商团登城，点起无数的灯笼，虚张声势。后接到西路军派人送去的函件，知是借路打通抗日路线，只要不作对抗和追击，红军便无夺取凉州之意，才松了一口气，终日紧闭城门，作壁上观。
三十军继以一部西进，18日克永昌，21日克山丹，控制了河西走廊的中间地带，为全军开辟了西进的通道。随后，徐向前令五军跟进，去山丹接替三十军防务，三十军集中在永昌至凉州西北四十里铺一线，休整待命。此时，出人意料，九军在古浪遭敌包围，一仗下来，兵力损失达三分之一，给整个战局带来了不利的影响。
古浪是进入河西走廊的咽喉要地，南北两面临山。沿红凉山红凉山：古浪地名资料记载为“横梁山”，今为横梁山乡政府所在地。西进古浪，只有一条“马不并骑，车不同轨”的狭路，地势险要，古称虎狼关。城西是一道平川，直通凉州。王树声、孙玉清、陈海松根据这里的地形，以红二十五师扼守城西南方向，红二十七师扼守城东北方向，并重点布防于两面山头的制高点。16日拂晓，马元海指挥三个骑兵旅、二个步兵旅并四个民团，向九军阵地发起突然袭击。九军仓促应战，被优势敌人夺去了城外的制高点，压进城内防守。该城城垣曾因地震毁坏，缺口甚多，极不利于坚守。经三昼夜血战，双方各损伤2000余人，九军被迫突围，徐向前急令三十军派出部队接应。
古浪战斗的失利，使九军减员增至三分之一，排以上干部伤亡极大，军参谋长陈伯樨、二十五师师长王海清、二十七师政委易汉文等壮烈牺牲，军长孙玉清负伤，部队元气严重挫伤。对此，徐向前甚为震惊和痛心，心头上蒙了一层浓重的阴影。
古浪战斗失利的主要原因是麻痹轻敌，死打硬拼，没有及早组织突围。为此，陈昌浩将九军军长孙玉清撤职，派原三十一军参谋长李聚奎前往九军，进行整顿。徐向前令三十军在四十里铺负起遏阻追敌的任务，置九军于二线进行休整，总结教训，调整建制，争取早日恢复元气，以利再战。
这时，中央军委来电，要求西路军停止西进，在永凉地带建立根据地。陈昌浩表示，西路军在这里建立根据地不成问题，能够完成任务。徐向前皱起眉头，语重心长地说：“昌浩同志，现在可要好好估计估计形势哩。九军被搞了这样一家伙，与过去的形势可不同啦。我们究竟怎么个打法，在这一带能不能站住脚，这里有没有建立根据地的条件，都是问题。关键是看敌我力量的对比，一厢情意是不行的，我看还是大家好好讨论讨论吧！”
陈昌浩对形势的严重性估计不足，认为九军的损失完全是该军领导人指挥失误造成的，而不是马家军有战斗力的表现。他漫不经心地说：“现在形势已经好了，马家军基本上已被我们击溃，有什么可顾虑的？”徐向前异常严肃地说：“你的估计是毫无根据的。所谓‘基本击溃’要有个标志，就是我们转入进攻，敌人转入防御。但现在呢？是敌人在进攻我们，我们在防御敌人。敌人有根据地、有补充、有兵员，能支持长期作战；而我们则相反。你这个结论，根本站不住脚！”
这天晚上，徐向前和陈昌浩争得面红耳赤，谁也无法说服谁。漫漫寒夜，窗外的西北风夹着黄沙凄厉地呼号，使这场争论显得愈加恼人。徐向前、陈昌浩裹着羊皮大衣，踩着取暖的烤火盆，相对而坐；他们时而争吵，时而沉默。陈昌浩认为徐向前是右倾机会主义，徐向前则认为陈昌浩昏头涨脑，根本不从实际情况出发。他们的争论毫无结果，在默默无语中不欢而散。
最后，陈昌浩利用召集干部会议宣布撤掉九军军长孙玉清的职务之机，怒气冲冲地说：“马家军基本上已被我们击溃，形势大好，在永凉地带建立根据地的条件是具备的。不相信这一点，就是夸大敌人的力量，灭自己的威风。”会后，陈昌浩还找了军政委员会的一些人个别谈话，准备对徐向前的“右倾路线”开展斗争。因多数人不同意才作罢休。争论暂时平息下去了。徐向前没有放弃自己的观点。
11月21日，徐向前、陈昌浩率总指挥部从凉州城外进抵永昌城。行前，有情报说河东的毛炳文部已奉令开赴河西，增援“二马”，对付西路军。徐向前判断，“二马”是地方军阀，最怕蒋介石的部队借“剿共”的名义侵夺其地盘，他们为示强而拒毛，必将倾全力寻西路军决战。根据这一带的地形、给养、民情等条件，西路军与敌人决战是不利的，迫不得已时应坚决放弃永昌、凉州，向敌力空虚的甘西地区进军，按原定的计划行事。
这时，李先念向总指挥部报告，马家军以五个团的兵力向四十里铺的三十军阵地发起猛攻，红军因子弹缺乏，全靠大刀、长矛拼杀，与敌激战三日，歼敌2400余人，仍未能阻止敌人的攻势，坚持下去困难很大。徐向前同意三十军西撤一步，至永昌东南的六坝、八坝一带继续阻敌。另据五军军长董振堂报告，山丹地区也有敌人的骑兵活动。西路军不进不退，面临强敌前后夹击、分割包围的危险。
为争取主动，摆脱困境，徐向前于11月24日亲自起草电文，向中央反映实际情况，请求重新考虑西路军的行动方针。他指出：第一，马敌现虽伤亡五千以上，但能抽大批民团壮丁补充，人马子弹均有，仍然继续与我拼战。第二，马敌战术系以骑兵四出活动，以成团密集队形猛攻堡寨。黄昏后畏我夜战，即退守堡寨。反复攻某点不得手时，则集中猛攻另一点。大部乘马，进退均速。我方胜则难缴获，败即无生还。第三，永凉地带地形开阔，区域狭小，无树少房，尽是堡寨，不便我军迂回抄击。第四，我每守一堡寨，须一营以上的兵力，激战终日，即可耗尽弹药，矛刀、刺刀又少，难阻敌攻。九军现有4600人，步枪1800支，每枪平均子弹不足两排；五军不足4000人，枪弹更少；三十军近6000人，步枪2000余支，每枪子弹仅二三排；骑兵师人马约五百，人、弹有耗无补，无日不战。敌骑到处骚扰，扩红、弄粮、筹资、交通均受限制。拟壮大骑兵，但筹马困难。第五，九军激战古浪，受大损失，正在休整；三十军激战四十里铺，子弹耗尽，全靠大刀拼杀，已伤亡500余人；五军更弱，指直指直：指西路军总指挥部所属直属单位。在永昌，大部担任城墙守备的任务，敌马彪部有三个团正在永昌城郊附近活动。根据以上情况，“我们现无能集优势兵力，弹药太少，难在甘东甘东：指甘州以东地区。甘州，即今甘肃省张掖市甘州区。地区灭敌”，请求中央军委迅速指示下一步行动方针此电全文见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第448～449页。。陈昌浩也在电文上签字同意。
25日，中央复电，仍要西路军就地坚持，打开局面，并说：“毛炳文东撤利于你们发展，在你们打破马敌之后，主力应准备东进一步，策应河东”。此电全文见《中国工农红军西路军·文献卷》上卷第451～452页。徐向前不了解河东红军的战略企图，对上级的指示迷惑难解，但也不便再提异议。他和陈昌浩、李卓然等猜测：河东红军或许要在结冰期渡河西进吧！留西路军在现地不进不退，策应河东，恐怕就是为了达到这一目的。
西路军屯兵永凉地带，南迫西宁，北慑宁马，东窥河东，像是在甘、青、宁“四马”之间钉进一个楔子。甘青“二马”受到威胁最大。他们还怕西路军迟迟不走，蒋介石就会以“剿共”为借口，派嫡系部队深入河西，那样连马家的“祖业”也给霸占了。因而，连原来答应对西路军采取妥协让路方案的马步青，也改变了态度，加紧了同马步芳的联合。他们以骑兵为主力，配以大批民团，兵分三路，向西路军展开了新的攻势。
马家军长期受狭隘民族观念、宗教迷信和反共的教育，对红军和汉人怀有盲目仇恨情绪，加之性情剽悍、野蛮、残暴，熟悉地形，适应天候，骑兵多，补给足。他们有时故意屯兵远处，诱红军远离阵地出击，利用其骑兵运动神速的特长，施行两翼包抄逆袭。西路军有的部队没有经验，就吃过出击的亏。
徐向前就是在这样的情势下，指挥部队顽强抗击敌人。从11月下旬至12月上旬，经凉州西北四十里铺之战，永昌东南八坝之战，永昌以南水磨关水磨关：位于永昌县西部，今为焦家庄乡政府所在地。之战，永昌之战，山丹之战，先后共歼敌6000余人。但因自身有耗无补，大量减员，光彩病号即达2000多名。气候越来越寒冷，部队越来越饥疲，像这样死死蹲在一条狭长的“弄堂”里，被动挨打，在徐向前的军事生涯中，还是破天荒第一次。