我军主力按预先制订的战计划，遵照前总命令，准备解放靖边县城。该城四方形，是依山面水的半山城，耸立着200米高的山，俯瞰全城，岭筑着寨堡，寨内面积400平方米左右。寨周围势险峻，攻克靖边城，必须先攻占西山寨。
靖边县城墙坚固，有东、南、北三城门，东北角了水门。街是东西、南北的十字街，其中点是钟楼。南北街有城隍庙、南门楼、北门楼等制高点，东西街有东门楼、西山寨等制高点，有东南角一段城墙稍有塌斜，攀登。
靖边是榆林通往定边、安边的必经，是绥德通往三边的。敌若失该城，就被我军在几区分割。因此敌派重兵防守。守敌是八十六师二五六旅五一三团二营，辖3步兵连，1机枪连，400余人；反动民团200余人，共700余人。
敌营长曲子鹏是高双城的亲信爪牙，头脑简单却负骄横。许官兵是其亲戚朋友或拜兄弟。该部队人军技术较，战斗力较强，但装备陈旧，火力稀松。
根据敌情、形，前总决定4主力团击，共3000人，我与敌兵力是五比一的压倒优势；我又积累了攻城的经验。尽量减少伤亡，采取远距离奔袭战术，同做强攻的准备。
红军各战部队6月28日晨2，隐蔽渡芦河，集结进攻段。抗日义勇军受命攻克西山寨制高点。红二十六军二、三团受命偷袭较易攀登的东南角，若登城功，三团乘胜攻占南城门楼。红二十七军一团预备队。另派一部分兵力阻击宁条梁方向增援敌。陕北游击队三纵队配合赤卫队在楼沟嘴一带布防，准备抗击横山方向援敌。总攻间抗日义勇军攻打西山寨枪声号。
由向导带错了路，抗日义勇军延误了进攻的间。将破晓，再不进攻就失掉攻城的机，造不堪设的果。二十六军三团基考虑，立即命令奋勇突击队员首先登城，拂晓前攻克东南城角，俘敌10余人。此敌人已觉察我军意图，立即进入战斗。
密集的火力向我攻城部队。志丹机立断，执行二战方案，改袭击强攻。步兵三团已夺了南门楼，歼灭了守敌。三团二梯队晨5，从东南城角突破口攀登进城，展了争夺战。其一连攻占东门，二、三连向街中的钟楼攻击，由形阔，敌人防范严密，火力集中，加西山寨敌人支援火力的封锁，陷我进攻部队极不利的境。此，志丹不失机预备队红一团8投入战斗，绕从东门突破敌人防线，11攻克城隍庙据点。随兵分两路，向北门楼攻击，一路向城中钟楼进攻，形夹击钟楼势。敌在我夹击始动摇。我三团乘敌慌乱际，在机枪的强火力掩护，攻占了钟楼，控制了城内的制高点，逼残敌退祖师庙，但仍负隅顽抗。与此同，抗日义勇军经激烈争夺战斗，攻克了西山寨，控制了全城的制高点。红一团攻占了北城门楼，至此城被我军控制。敌部被俘被歼，敌营长曲子鹏带几名亲信落荒逃命，被红一团三团在追击中击毙，其余被擒。
午12战斗结束，击毙敌营长等百余人，俘敌500余人；缴获长短枪550余支，迫击炮2门。俘虏了敌县长、民团总指挥、肃反主任、警察局长、国民党县党部书记、土豪劣绅及反革命分子几十人，将其给靖边县工农民主政府处理。
由次战斗由“袭击”改“强攻”，争夺比较残酷、激烈，有些据点几经反复攻击才被占领，因此我军伤亡重，除负重伤103人外，牺牲50名同志，其中有三团一连连长魏四儿，抗日义勇军二队长王东等英勇善战的同志。
靖边县城是红军解放的五座县城，是靠指战员流血牺牲与顽敌反复拚杀取的。一胜利动摇了敌人在一带的防线，令敌惊恐不安。他或收缩防御，龟缩在堡垒；或弃城逃命，威风尽失。保安县敌八十六师二五六旅五一二团二营长高雨亭早6月23日拂晓逃走。保安县金佛坪守敌营长张廷祥7月1日晚闻风丧胆，窜逃回安边镇内，保安县城不战降。是红军解放的六座县城。
敌人才意识我军主力在南线，因防不胜防。志丹利敌人的错觉，声东击西的战战术，调动敌人按我意图行动。
6月28日，他命令红军主力兵团秘密经卧牛镇、青阳岔赤源县唐川、李岔一带休整，此间召了祝捷，庆祝连续解放了六座县城，使陕甘边陕北两苏区连结整体；庆祝解放了广区的人民，扩展了红军主力兵团游击队，辟了敌游击区。
在期，我东线、南线西线的二十六军步兵一、二团二、三路游击队、骑兵团取了辉煌的胜利。他袭击了长武县城，处决了敌县长等人；拔除敌军民团的据点50余处，共歼敌千余人并缴获各枪千余支；新建立二十六军四团；展充实了骑兵团，战马展500余匹；新组建游击队20余。
一系列胜利钳制了敌人的三十六、四十二、六十一师等全部兵力，并量消灭了敌人的有生力量。北线的陕北红军独立三团（原由神木三支队改编的红三团）游击队，则钳制了敌人八十六师二五八旅刘润民部5000余人，并歼其一部500余人，缴获各枪支400余支。各战场的行动有效的配合了主力红军战。