1933年10月中旬，为粉碎国民党军对照金苏区的“围剿”，陕甘边红军临时总指挥部率领红四团、西北民众抗日义勇军大队、耀县三支队和陕北一支队等部队300余人北上陇东，转入外线，寻机歼敌。为了务求必胜，陕甘边红军临时总指挥部决定，首战奔袭合水。10月17日晚，急行军进至合水城东门下，于18日拂晓开始攻城，敌人被打得措手不及，一半被俘虏，一半逃跑。红军打开监狱，救出陕甘游击队第二大队长杨培盛，释放在押的农民80余人。此次战斗红军大获全胜，共击毙、俘虏敌人200余人，缴获长短枪百余支。战斗结束后，总指挥部命令开仓分粮，赈济群众，并张贴标语宣传革命道理。

红军攻克合水县城使国民党当局大为震惊，急忙调遣重兵“追剿”红军主力。红军临时总指挥部决定，采取疲敌战术，牵着国民党军兜圈子，选择有利地形予以消灭。10月21日在宜君县杨家店歼敌一个连；10月26日下午，红军主力部队在庆阳三十里铺消灭民团40余人，缴枪30余支。由于连续奔波作战，部队极为疲劳，总指挥王泰吉和参谋长刘志丹商定在毛沟门作短暂休整。10月27日红军到达后，分别驻扎在毛沟门附近各村庄宿营。

10月28日凌晨，敌追兵已行至毛沟门村。得到报告后，刘志丹、王泰吉临危不慌，立即命令部分战士阻击敌人，其他部队分三路迅速上山，向东撤退。王泰吉、刘志丹更身先士卒率领指挥部警卫人员投入战斗，用密集火力把敌人阻止在麦地里，掩护大部队迅速撤离。各路敌人见捕捉到红军主力，陆续扑来。红军且战且退，约半个小时，几路人马都已撤到安全地点。这时，刘志丹、王泰吉在望远镜中发现，敌马队为了抢功，轻敌冒进，把谭世麟团等部远远甩在后面。两人商议后，当即决定利用沟壑纵横的有利地形，设下伏击圈，吃掉这股敌人。按照部署，一部分战士扛着红旗继续沿山岭前进，佯装逃走。红军各部分别埋伏起来，所有手榴弹全部集中到一线战士手中。

此时，敌马队看到红军“逃走”，真以为红军是怯战动摇，随即“乘胜”急进。很快，这股敌人进入了伏击圈。随着指挥员的一声令下。一排排扔出的手榴弹在敌群中爆炸，前面的敌人纷纷落马。趁敌人慌乱之际，红军战士犹如雄狮猛虎扑下山岗，打得敌人连滚带爬，被迫聚在沟底，被红军包围，顽抗了一个多小时，企图固守待援，却迟迟不见后面敌人的踪影，于是纷纷举手投降。还有部分逃敌勉强冲出包围，在红军的追击下慌不择路，跑上一个悬崖，结果也被红军尽数俘虏。本来落在后面的谭世麟怕功劳全被赵文治抢走，正快马加鞭地赶来，突然前面枪声大作，便停下来观望不前。不久听枪声渐渐停止，他害怕红军乘胜杀来，于是回头就跑，沿途遇到赵文治的漏网小股部队，还顺手缴了他们的械，作为自己的“战利品”。

这次战斗，红军以少胜多，以弱胜强，共毙俘敌200多名，缴枪200余支，不仅极大震慑了陕甘边界国民党驻军和民团，迫使他们采取守势以求自保，更极大地鼓舞了当地群众的革命热情和斗争信心，扭转了陕甘边区的军事形势，客观上为开辟陕甘边革命根据地创造了条件。