1935年7月，为配合中央红军长征北上，红二十五军又西进甘肃，7月31日，攻占宝(鸡)汉(中)公路要点双石铺，歼敌一部，俘敌少将参议1名，缴获一批文件、报纸，进一步证实了主力红军正在北上的消息。8月中下旬，红二十五军在平凉境内征战18天，给国民党马鸿宾部以重大杀伤。

　　18日，在副军长徐海东的指挥下，红二十五军于瓦亭附近击溃国民党军，又一鼓作气，攻占三关口、占领蒿店。红军占领三关口山头阵地后，只以少数兵力与马部周旋，掩护主力部队通过，于19日晨抵达平凉城西的安国镇一带休整。

　　马鸿宾从被红军放回的俘虏口中得知，“红军一般身体瘦弱，且多是尚未成年之娃娃兵”，加以其赶来增援的骑兵一下子冲过了三关口，并未受到红军有力拦击，于是对红军的战斗力产生了错误估计，认为红军力量不强，可以战胜；更错误地判断瓦亨失败是部下“怯力怕战的结果”。于是命令马应图立即率部尾追红军，他自己则带领卫队骑马亲自督战，还下达命令对部下说：“你们一定要把红军截住，红军多是娃娃和女兵，战斗力不强，如令其逃去，就唯你是问。”

　　这时，正在四十里铺镇休整的红军，得知敌军跟踪追来。红二十五军军政委吴焕先与副军长徐海东当即商议决定：选择有利地形，痛歼尾追之敌。在他们的部署下，红军指战员立即行进至马莲铺东面设好的伏击圈——从公路右侧向南山打虎沟高地占领阵地，并派出一部分轻机枪兵进占打虎沟顶山上一座小庙，进至白水镇的红二十五军前卫部队，也迅速返回打虎沟参加战斗。

　　8月20日傍晚，马应图部进至距马莲铺五六里的一个小村庄，适值天正落雨，突然响起了激烈的枪声。战斗一开始，马应图下令攻击占领马莲铺西南山头的红军，被红军打了个落花流水。马应图发现其部队向红军正面仰攻，在红军猛烈的射击下无法前进，于是抽出两连兵力，企图从打虎沟西面上山，攻占山上小庙，继而从高处压迫红军左侧翼。谁知马部刚爬到小庙附近，就遭到庙内红军的猛烈射击，立即溃退下来。眼见部队溃散而逃，马应图只身逃入村里一个民家躲藏起来。

　　在后面赶来督战的马鸿宾，尚不知部队已被红军打垮，只带传令队20余人，冒雨赶往马莲铺督战。刚到村东巷口，就遭到红军的手榴弹攻击。起初他还认为是自己部队发生了误会，待认清是红军时，已经无处可逃，只得命令随从卫士进行抵抗，他自己则带了儿子和一两名随从，转入附近一个场院内躲藏。红军战士则在仅隔着一道土墙的果园内向场院投掷手榴弹。战斗持续到夜间9时许，马鸿宾部的重炮营营长马忠率两个步兵连到达战场增援，马鸿宾才得以脱身。此后战斗仍在零星进行，直到半夜鸡叫时才停止下来。红军后卫部队在完成了伏击任务以后，陆续撤去。

　　此次战斗，红二十五军歼敌一个多营，击溃了3个营，大长了红军的声威，打击了围追堵截敌军的嚣张气焰。战斗结束后，红二十五军在夜幕中从容进入白水镇宿营。