执行《宁夏战役计划》，王树声率部西渡黄河，任西路军副总指挥兼红九军军长，在河西走廊地区同马步芳的马家军交战。由于指挥混乱、补给不足，西路军接连失利，损失严重。之后西路军在倪家营子后大败，最后只剩三千余人。部队在石窝山开会，部队兵分三路，由王树声、张荣、李先念分别带队，其中王树声率第1支队苦战三月后几乎全军覆没，后孤身一人穿过沙漠，返回延安。期间，王树声和杜义德错杀曾任红九军骑兵师参谋长的李彩云。毛泽东安慰他说：“西路军失败，你没有责任。”
抗日战争时期.中日战争时期，经毛泽东介绍，