1936年10月，中共中央和中央军委，为了巩固和扩大西北根据地，并打通与苏联的交通，首先形成西北抗日局面，进而推动全国大规模抗战的实现，组成了以红军的五军、九军、三十军为骨干的西路军西渡黄河，执行宁夏战役计划。11月14日，红九军攻占古浪县城，遭到西北军阀马步芳重兵集团的围攻，双方在古浪城内外展开激烈的战斗。  

为掩护大部队撤退，红九军25师171团团长李云龙率全团在古浪城外南山阻击敌人，战斗进行的异常激烈，李云龙的部队战斗一天一夜之后损失惨重，只有二营营长沈泉还存些弹药，一营和三营相继失去，他让剩余人员等敌人靠近后拼刺刀。

等敌人靠近后李云龙率部和敌人肉搏，敌人的冲锋被打退。李云龙清查人数的时候发现只剩下几十个人了，他们的任务是坚持到天黑。马元青带着民团冲了上去，李云龙留下几人阻击并让沈泉带人从后山撤退。等民团靠近后李云龙带人继续和他们肉搏，坚持到天黑之后撤退。11月18日，经敌人多次围攻，红九军损失惨重，撤出古浪城，一些掉队的人受到马步芳的惨绝杀戮。李云龙在撤退途中救了妇女团的指导员郑芳，将其她人掩埋后他们就撤离了。古浪县民团团长马元青之子马耀祖带人在围攻焦守成所在的部队，李云龙发现后即刻赶往增援，马耀祖当场死亡。民团被击退后他们知道焦守成腹部中弹，伤口已化脓。马元青从逃回去的团丁那里知道儿子在干柴铺时被打死，他十分生气。

李云龙和沈泉在相互吹捧，马元青带着民团四处搜寻李云龙部的下落。郑芳感觉李云龙的话粗鲁，封建思想也过于严重，他认为战场是男人的，女人就应该在家里待着。李云龙这辈子最大心愿就是当红军，他向郑芳保证以后会尊重妇女。

李云龙部下抓获了独立骑兵骑兵旅的传令兵王根生，王根生感觉红军不讲规矩，他要和李云龙单挑，结果根本不是李云龙的对手。王根生说出马步芳调集几万人马在倪家营包围了红军主力，李云龙怀疑他的情报，等他说出情报来源后让他们相信了。

李云龙听完王根生的话后感觉弹药有望了，他准备去合木镇的敌军仓库中取些弹药来，他们准备夜袭合木镇，李云龙并不把马家军放在眼里。马元青手下的民团发现了李云龙部的行踪。

李云龙认为眼下的任务是端掉合木镇的弹药库，这样可以减轻对总部的威胁，他准备给焦守成留下几人在村里，带剩余其他人去夜袭合木镇。王根生答应李云龙当红军，沈泉缴了他的枪，李云龙知道王根生的本事并让沈泉把枪交给他，郑芳要求参加战斗被批准。

马元青收到了李云龙部在村子里的消息，他准备晚上带人袭击他们。李云龙率部去了合木镇，马元青也带人赶往那个小村庄。王根生将弹药库的布防情况和韩起功的位置说给了李云龙，李云龙合理安排了人手对炸药库进行了攻击。

韩起功发现五根生的情况不对，他大叫警卫班，双方展开枪战，战争中郑芳表现突出，她率先冲上去炸了敌人的警卫班。焦守成等人发现了屋外的动静，他们和马家军展开了血拼，但终因寡不敌众全部牺牲。李云龙将合木镇弹药库炸毁后带人离开，等他们回去时发现焦守成等人全部遇难后很痛心。

郑芳从报纸上看到了西安事安，她明白这下西路军有救了。李云龙带人穿着国军军服去古浪城找马元青，他们进城后直奔马元青的团部，见到马元青后李云龙亮明了身份，交手之后马云青被杀死，其他团丁都被他们关到了地窖中，在李云龙眼中他就是圈里的羊。

李云龙从古浪城出去后星夜向东奔袭，等马步芳带人赶到古浪城时他们已经走远，马叔芳通过电话命其他部队对李云龙部进行围追堵截。郑芳说出马元青那里文件的情况，高台一战，红五军伤亡殆尽，军长董振堂阵亡，倪家营业子一战，总部、红三十军、九军大部被歼，政委陈海松牺牲，军长孙玉清、88师师长熊厚发被俘后牺牲。

李云龙认为不能再向西走了，他们准备向东去延安方向，发现被追踪后他们连打边撤。

李云龙被骑兵追得透不过气来，他发誓以后要有自己的骑兵，他对郑芳说如果将来解放了她嫁不出去就娶了她，郑芳害羞地跑开。郑芳在马元青那里缴获了指北针，她上交给李云龙，这样能让他们顺利地辨别方向。

李云龙带着剩余的几人继续向黄河方向挺进，他们在途中死亡了三人，面对后面追赶的骑兵他们只能撤退。李云龙准备走沙漠方向，这样可以避开马家军，突然听到的羊叫声让他们警觉起来，逮羊的人是个当兵的，他们将那人捉住，他叫于承柱，是八二迫击炮的炮手，李云龙收下了他。

马步芳猜出李云龙等人进了沙漠，他通知搜索队将最后的阻击点放在黄河西岸。在部队休整时郑芳告诉李云龙说她喜欢他，李云龙平时看着给没事儿人似的，可他愁得觉都睡不好，他要将兄弟们都带出沙漠。

李云龙带人终于走出了沙漠，从老大爷那里他们知道前面五里就是黄河。当郑芳要庆祝时被赶来的马匪打中数枪，李云龙只好带人撤退，他没法救她，这是他这辈子最后悔的事情，他要把兄弟们全部带出去。浑身无力之时他们看到了远处的骑兵，李云龙让他们继续战斗，等骑兵到眼前时他们认出是自己人。1937年8月，国民革命军事委员会将红军的一、二、四军改编成国军革命军第八路军，李云龙不想穿那身衣服，他仍戴着红军的帽子，他们在军旗下宣誓。1937年9月，八路军三原誓师后分别开往抗日前线。李云龙率部过黄河时见到了楚云飞，两人合力对付了空中的日军飞机，之后楚云飞将他们放行。