1947年4月的羊马河战役后，在黄河补给线被国民党军切断、后勤保障异常困难的情况下，西北野战兵团司令员兼政委彭德怀指挥西北野战兵团运用“敌进我进”的运动战思想，挥师南下，于5月2日至4日攻占国民党军补给基地陕西延安蟠龙镇，解决了西北野战兵团的补给问题，同时也积累了攻坚作战的有益经验。

隐蔽主力，以逸待劳。羊马河战役使国民党军第一战区司令长官胡宗南企图围歼中共中央机关及西北野战兵团的作战计划落空。随后，胡宗南发现西北野战兵团主力位于陕西省子长县瓦窑堡以南，即令整编第1军、第29军9个旅迅速进至瓦窑堡东南，企图围歼西北野战兵团。1947年4月15日至18日，胡宗南为防被我军伏击，命令部队只走山路，不走大道，9个旅在无粮无人的崇山峻岭中行军、搜查，却未找到西北野战兵团主力。在给养耗尽、毫无战果的情况下，胡宗南只好令部队回撤至永坪、蟠龙地区休整补充。4月19日，西北野战兵团集中主力，在永坪西北之新岔河地区歼敌南下之整编第29军一部2000余人后，转移至永坪东北地区休整备战。

乘虚南下，因粮于敌。在地面搜寻西北野战兵团主力无果的情况下，国民党经过空中侦察发现绥德、米脂以东黄河各渡口有大批船只集中，且有多路小队人员向绥德方向前进。这本是正在向山西转移的中共中央和陕甘宁边区工作人员，蒋介石却认定这是西北野战兵团主力在绥德附近集结，于是电令第一战区部队急速北上，并令驻守榆林的第22军和第28旅南下，企图南北夹击，歼灭我军主力于葭县、吴堡地区或迫我东渡黄河。胡宗南以整编第1军、第29军9个旅的兵力，于4月26日由蟠龙、永坪地区兵分两路向绥德急进。

自1947年3月18日国民党军进攻延安以来，在敌人严密封锁和重兵围攻下，陕甘宁边区的物资供应保障越来越困难，西北野战兵团常常处于缺衣断粮少弹的境地。彭德怀和时任中共中央西北局书记习仲勋，在察明敌主力北上企图后，决心采取“敌进我进”的方式，乘胡宗南集团主力北上绥德、回援不及之机，攻占其坚固设防的陕北重要补给基地蟠龙，达到“因粮于敌”之目的。

蟠龙镇四面群山环绕，延榆公路贯穿其间，交通便利，是延安外围的屏障。由于陕北边区人民坚壁清野，胡宗南集团无粮可取。为便于其前进部队就近补给，国民党军特地在蟠龙镇建立前方补给基地，设置4个补给分站，囤积大量物资，以整编第1师第167旅（欠第500团）及陕西人民自卫军第3总队守备蟠龙，并构筑明暗堡群环绕、宽壕与铁丝网阻隔、多层障碍物配合的坚固防御阵地。

佯动诱敌，围点打援。针对国民党军的作战意图，彭德怀决心采取“集中优势，佯动诱敌，破袭扫障，牵制策应，阻敌增援”的战法，集中第1纵队（欠第35团）、第2纵队（欠第359旅）及新编第4旅4个旅的兵力，攻歼蟠龙之守敌；以第359旅、绥德军分区等部队伪装成野战军主力，采取“节节抗击，佯装败退，布设假象”的方式向北撤退，诱敌主力北进；以独立第1旅第35团和警备第7团组成南进支队，深入敌后，破袭延安以南之公路，扫清临真、南泥湾地区国民党地方武装；以警备第1、3旅向成榆公路洛川、耀县段出击，牵制敌人；第359旅主力负责监视和阻击可能回援之敌。

群策群力，全歼守敌。经过周密细致的侦察和攻坚作战准备，4月30日，西北野战兵团各部队隐蔽进入蟠龙附近地域，完成合围的战役布势。5月2日，胡宗南北进集团攻占绥德。当日黄昏，西北野战兵团以4倍于敌的兵力向蟠龙守敌发起突然攻击，国民党守军凭借蟠龙外围高地和坚固工事负隅顽抗，战至3日2时，我军一举占领蟠龙守敌外围阵地。3日晨，我军发起总攻，但受敌暗射火力点和铁丝网的阻隔，进攻受阻。彭德怀当即决定停止攻击，令各部队充分发扬军事民主，总结经验教训，改进战术战法。

各级指战员群策群力，纷纷献计献策，提出“土壕作业逼近、爆破扫除障碍、开辟冲锋道路、轮番冲击耗敌”等方法。3日下午，西北野战兵团集中独立第4旅和新编第4旅2个旅的主力采取“挖掘交通壕”“轮番冲击耗敌”等方式，再次向敌集玉峁主阵地实施连续突击，迫敌弃碉堡而逃，我军乘胜追击，攻占敌前沿阵地；4日，通过“对壕作业”破坏守敌障碍物，突破敌铁丝网和外壕，迅速瓦解蟠龙守敌纵深防御体系；至4日黄昏，各攻击部队居高临下向蟠龙镇猛攻，全歼镇内守敌。

此次战役，西北野战兵团共歼敌6700余人，缴获军装4万套，面粉1.2万袋，子弹100万发。西北野战兵团获得大量物资补给，给进犯延安的国民党军以沉重打击。

蟠龙攻坚战是西北野战兵团在攻坚作战经验缺乏、粮食弹药不足的情况下进行的首次攻坚战，既打掉了敌赖以生存的前进补给基地，也锻炼了我军攻坚作战的能力。此战连同此前的青化砭战役、羊马河战役，三战三捷，为彻底粉碎敌人对西北解放区的重点进攻、稳定陕北战局和我军迅速转入战略反攻奠定了基础。