當時，張學良的東北軍在西北被蔣介石推上“剿共”前線後，還沒有與紅軍真正交過手，也並沒有把這些看起來土裏土氣的“共匪”放在眼裏。針對東北軍態度狂傲、氣焰囂張的特點，紅15軍團確定了佯攻甘泉、圍城打援、將其殲滅的作戰方針。在什麼地方殲滅敵人呢？身為參謀長的劉誌丹提供了一個十分理想的伏擊地區——離甘泉北30裏的勞山。
勞山是延安到甘泉的必經之地，這裏群山聳立，樹林茂密，地勢險要，十分有利於部隊隱蔽。於是軍團領導就果斷決定，在勞山擺下一個“口袋陣”，“口袋口”設在勞山以北的九沿山。為了保證“口袋”有足夠的空間，決定將“口袋底”選在甘泉城北側的1170高地上（當地群眾叫清涼山）。這樣，口袋的長度達到40華裏。即使這樣還擔心敵人裝不完。
軍團又規定負責紮口袋口的是由紅25軍改編的紅75師。還規定敵人後衛沒有完全通過九沿山不準打，隻有等到敵人全部通過九沿山了，75師才紮死口袋口，並向北派出強有力的警戒部隊，迂回到敵人後麵跟進進攻。以口袋底打響為號，前堵後截，把敵人向中間趕，左右夾擊，把敵人消滅在口袋陣中。巧設口袋陣和部隊的具體部署，是徐海東、劉誌丹等同誌共同商定的。
9月28日，由紅27軍改編的紅81師234團首先包圍甘泉縣城。第二天清早，伏擊部隊進入陣地，軍團部規定每人帶三天幹糧。進入伏擊地區後不準生火，不準暴露目標，沒有指揮部的命令，任何人不準開槍。
指揮所設在口袋底1170高地上，南距甘泉縣城約一公裏，可以俯視觀察到整個戰場，便於指揮全局。這裏是打響第一槍的地方，也是勞山伏擊戰的關鍵點。埋伏在1170高地的紅軍戰士在那裏等了兩天兩夜，許多人的眼睛都熬紅了。就在大家焦急和不安中，敵軍110師在師長何立中率領下，在第三天終於出現了。他們從延安出發，沿公路向甘泉縣城增援。何立中在三十裏鋪留下了一個團的兵力作為接應，命令其他兩個團沿公路向南搜索前進。
敵人以為紅軍會在地勢險要的九沿山打伏擊。但是，紅軍隻派了少數部隊在九沿山放了幾槍就跑了。敵人以為我軍被趕跑了，在周圍隨便搜索一下就放心前進了。過了九沿山，何立中以為已經闖過了龍潭虎穴，就把兩路縱隊變成四路縱隊，行軍速度加快了，隊形也縮短了。公路上黑壓壓擠滿了敵人，一副來勢洶洶的樣子。
敵人為解甘泉縣城之圍，在其前衛距離甘泉兩公裏處，就派出尖兵搶占右側高地。當敵尖兵距離我指揮部埋伏的山頭隻有20米的時候，徐海東同誌才下令“開火！”。紅軍戰士的一排手榴彈就把敵人打下去了。紅81師師長賀晉年英勇果斷，有手槍不用，端起一支帶刺刀的步槍，帶頭衝入敵群，追得敵人直往山下跑。
我軍已經堵住了敵人前進的道路。紅75師的223團、225團，紅78師和騎兵團從埋伏在公路兩側的陣地向敵群發起猛烈進攻，各種武器一齊開火，打得敵人暈頭轉向、亂成一團。敵人被分割在榆林溝口和小勞山。
劉誌丹同誌的指揮所和紅78師在一起，他一直在前線指揮戰鬥。戰鬥從10月1日下午兩點打響，到晚上8點才勝利結束，全殲敵軍110師兩個團及師直屬隊，繳獲各種火炮12門，輕重機槍180多挺，長短槍三千多支。敵軍110師參謀長裴煥彩被擊斃，師長何立中負重傷，自己化裝成馬夫，雇人抬到甘泉城，幾天以後就死了。甘泉守軍看到師長被打死、參謀長被活捉，就軍心動搖，鬥誌渙散了。
勞山伏擊戰是紅15軍團成立後的第一仗，它成功地運用了圍城打援的戰法。我軍準確地分析判斷了敵情，巧妙地選擇了陣地，周密地部署了兵力，適時地予敵以勇猛的打擊，以極小的代價，換取了較大的勝利。它對陝甘根據地軍民是一個強烈的振奮，對我軍是一個巨大的鼓舞，同時也大大改善了我軍的裝備。勞山戰役的勝利，對國民黨當局產生了極大的震動，瓦窯堡守敵84師所部連夜棄城逃往綏德，紅軍乘勝追擊，拔除了瓦窯堡周圍敵人的全部據點。
10月5日，西北根據地首府遷駐瓦窯堡。這時中共中央及中央紅軍已進入了甘肅通渭、靜寧地區，國民黨“西北剿總”一麵急調大軍阻擊，一麵電令董英斌、王以哲、孫楚等部，立即在陝北“聚殲”劉誌丹和徐海東的部隊，“不準與毛、周靠攏”，第三次反“圍剿”鬥爭進入緊張階段。
正當西北紅軍取得勞山戰役勝利，在粉碎國民黨第三次“圍剿”的關鍵時期，王明“左”傾錯誤路線卻在西北根據地惡性發展，在西北黨內、軍內開展了一場大規模的“肅反”運動。
劉誌丹和西北紅軍的領導人再一次麵臨新的考驗。