军先后在凉州和永昌之间同国军马步芳部激战，歼灭国军4000余人，后又在倪家营子与国军激战40天。1937年3月西路军失败后，李先念任西路军工作委员会委员，负责统一军事指挥，率余部翻越祁连山分水岭，穿过戈壁滩，于4月底到达甘肃、新疆交界处星星峡，在陈云、滕代远的接应下，转至迪化。
抗日战争时期.1937年12月14日，李先念乘飞机从迪化出发到达兰州，再乘汽车于26日返回延安。李先念到达延安后，先后在抗日军政大学、中共中央马列学院学习。1938年11月，李先念任中共豫鄂边区省委军事委员