3月21日晚，野战军电台截获并破译了胡宗南给31旅的电报。彭德怀抓住战机，不顾已是三更半夜，习仲勋、张文舟、徐立清战值班室查图，分析研究敌情。在判明敌军动向，彭德怀决采取伏击战术，歼灭侧翼敌31旅，打撤离延安的一仗。
3月22日午，彭德怀习仲勋接连向中央军委报告：胡宗南21日令31旅经川口渡延水，进至青化砭筑工据守，限24日达。“我军拟伏击或乘其立足未稳彻底歼灭该敌”。同令野战兵团各纵、旅22日晚23日拂晓前，按指定点隐蔽集结，形，并封锁消息。
彭德怀部队部署青化砭附近蟠龙川东西两侧及北区。1纵队在川西山，2纵队教导旅在川东山，北面新4旅在青化砭东北。布了沿咸榆公路北进的敌军张口的口袋阵。待敌尾通房桥束紧袋口，截断敌退路，进行两侧夹击。另独1旅预备队，并监视安塞、延安方向敌。
确保初战胜利，彭德怀习仲勋、张文舟、徐立清及旅指挥员青化砭四周察形，在现分配战斗任务，具体部署了兵力。
青化砭位延安东北50余处，在一条40长南北走向的蟠龙川中。咸榆公路沿川，穿青化砭。公路两侧连绵伏的山，便隐蔽的部队击，是打伏击的理战场。观形，指挥员佩服彭德怀的布阵。认31旅钻进“口袋”，等待他的是灭亡的命运。但一带山是光秃秃的，不容易隐蔽，彭德怀一再代：“一定注意隐蔽。敌人了就不顾一切杀！突，猛，一鼓气敌人歼灭在沟槽子的公路。”边说边挥手做围歼的姿势。
24日拂晓前，野战军各旅进入伏击阵。陕北高原的山尚未完全解冻，春寒料峭，冷气袭人。指战员伏在冰冷的山岭，紧握钢枪，严密注视着河川，随准备击。是从明等午5未见敌军踪影。彭德怀命令各部午6撤阵休息。
指战员埋伏一敌人，预定的歼敌计划未实现。一子议论纷纷，有些人担离延安近，不走漏了消息；有的人沉不住气，怀疑情报的靠；有的战士说：准？哪有那准，敌人听你指挥啦！
彭德怀了解了些情绪，说：老根据的群众是不向敌人告密的，情报是不错的。敌人是一定的。今伏击不不紧，就咱的一次演习。告诉有耐。他分析：你掌握敌人的理嘛！胡宗南虽是草包，但是他的主力由延安北安塞，需派兵保障其侧翼安全，一点军常识他是有的，不他怎捞一陆军将呢？何况他有炮、坦克，有汽车，又捕捉我主力部队，陕北唯一的一条公路，他不走吗？所说，他一定。
晚，彭德怀习仲勋向毛泽东中央军委报告：敌31旅24日达拐峁，停止前进，是待补粮食（按：悉，31旅在川口宿营补给）。我明日仍按原计划部署待伏31旅。同电令各纵旅首长：“明日我军仍伏击势，按24日部署坚决执行伏击。必须耐认真布置，勿因敌一二次不松懈战斗准备。”彭德怀再三强调：严格做伪装保密工。
3月25日凌晨4点左右，寒星闪烁，群山灰蒙。西北野战兵团主力进入原区设伏。午6许，胡军31旅由川口、拐峁沿公路向青化砭前进，其空中侦察面的火力搜索，有现野战兵团的伏击部队。是模朝前走，机枪、炮裹着枪衣、炮衣，捆在驮子。10左右，其先头部队进至青化砭附近，卫了房桥，整行军纵队完全进入彭德怀布的伏击圈内。在信号枪，西北野战兵团按预定部署，在石绵羊沟紧紧封住袋口，拦头断尾，东西两侧部队排山倒海势，猛烈夹击敌人。迅速将敌压至不7公长，有二三百米宽的川沟。敌军首尾不相顾，兵力尚未展就完全丧失指挥，顷刻间乱一团。经1的激战，31旅直属队及92团2900余人全部被歼灭，旅长李纪云被俘。整战斗打非常快速，干脆利索，子弹消耗少，缴获，被新华社称“模范战例一”。
战斗结束，彭德怀兴奋说：“敌人气势汹汹，是在眼前的战场，我绝优势兵力压倒了它。在具体战斗中，就杀鸡牛刀！”
彭德怀高度赞扬边区群众的，说：“古人写信，信封写‘瓶’两字。边区群众敌人真是守口瓶，不是己人就不给你说真话。青化砭一仗，不是在陕北，是很难打的。”