1947年8月20日沙家店战役后，西北野战军发扬连续作战的作风，实行反攻。9月23日，西北野战军司令部在延长县西北的安家渠召开纵队干部会议。为给南下作战创造条件，并配合晋冀鲁豫野战军一部在豫西作战，会议决定：第二、第四纵队挺进黄龙山区，进行外线作战，调胡宗南主力南下，以利于解放军在陕北内线收复失地；第一、第三纵队及新编第四旅、教导旅等部于10月1日在延长至清涧地区发起进攻。

10月2日，第三纵队和教导旅分别攻克延川、延长，全歼守军；第一纵队在清涧城南的三十里铺，击溃国民党军第七十六师辎重营并俘其大部。

10月3日，西北野战军前委在延川县马家店召开会议，研究攻打清涧问题。清涧守军第七十六师是胡宗南的嫡系，装备精良，战斗力强。针对强敌，会议做了打援攻坚的周密部署。彭德怀司令员指出：清涧战役是收复瓦窑堡、绥德，巩固后方，夺取榆林，向关中进军的关键。他郑重宣布：“打下清涧，我请大家吃肉。”

10月4日，第一、第三纵队包围清涧城。6日下午4时，夺取清涧城的战斗打响。7日，攻克清涧城外围据点10余处。国民党军整编第二十九军军长刘戡率5个半旅增援清涧，遭到担负阻击任务的新四旅和绥德警备四团、六团的突袭、阻击，逼使其离开公路，钻入史村以北的山林里探寻前进。结果预计两天到达清涧的刘戡援军，到第四天还被阻止在清涧城西南15公里的樊家河至刘家河一线的山岭地带，直到清涧战斗结束。至10日上午，攻城部队占领城西制高点笔架山。当晚攻城部队发起总攻，炸开城门。至11日拂晓，攻城部队突入城内，经激烈巷战，俘虏整编第七十六师师长廖昂及4300余名官兵。战斗胜利结束。

此役，西北野战军共歼国民党军8000余人，收复延川、延长、清涧等广大地区，为尔后转入外线作战创造了有利条件。