马芳又从西宁派兵抄近路到达安西，截住了红军西进的道路。
2月26日，中央复电西路军“固守50天，我们正用各种有效方法援助你们。”
27日，西路军突出重围，向西转移到三道沟一带，又受到马军的分割包围。
3月11日夜，西路军从三道沟突围，退入祁连山附近。
经过永昌、高台、倪家营子、三道沟等多场血战，红军多次给予马军重创的同时，自身伤亡殆尽，高级干部先后阵亡。
12日，西路军9军和妇女抗日先锋团2营为掩护总部和30军进山，在梨园口南侧的山头进行阻击。9军在血战中损失两个团，军政委陈海松等10多名团以上干部及妇女抗日先锋团40余名战士英勇牺牲。在没有救兵、没有供给、弹尽粮绝的情况下，西路军最终全军覆亡。
红军余部突围，进入了新疆的戈壁沙漠。
河西战役到此结束。
打败西路军之后，马芳等人在狂欢庆祝的同时，一面向蒋界石致电邀功，一面对西路军的被俘人员展开了大规模的屠杀。
马芳的表弟马营后来交代说：1937年春天，他两次参与屠杀西路军的被俘将士，都是在西宁南门外的万人坑处。屠杀前，数日不给被俘将士吃饭，使他们失去反抗的能力。
深夜，先以为西路军将士看病为名将他们诱骗到万人坑处，然后一刀一个地砍倒在万人坑里。遭到屠杀的西路军将士大骂马芳是匪徒，高喊共产党万岁。剑子手将一个7、8岁小孩绑在一个女红军的身上，然后举刀将女红军砍伤，再推进坑里。小孩大叫一声，也跟着堕入坑中。如果还没有死亡，就用枪弹和乱石补上，然后再用泥土掩埋。
几天之后，万人坑上面的浮土仍然在动弹。
到了夏天，坑里散发出尸臭味来，非常难闻。马军用泥土再覆盖一层，用以掩盖味道。
在押解西路军被俘将士到青海的途中，马芳的弟弟马瀛竟然活活地将30名红军的胆取出，用来制作眼药。
被俘的红军战土押抵西宁之后，上千人惨遭活埋和屠杀，大部分女兵被赏给官兵做妻妾，余下的3000余人被编为补充团，押送到循化、化隆一带做苦力。
西路军出征的时候总人数约21800余人。河西战役中牺牲的约7000余人，被俘12000多人，被俘以后惨遭杀害的6000多人，被营救返回延安的约4700人，在沿途失散流落的约4500人。
1937年4月，剩余的400多指战员在李先念的带领下，从星星峡进入新疆，得到了新疆战友的救援。
巍巍的祁连山，汨汨的黑水河，默默地目睹了发生在河西走廊惨烈的战斗。
这样血腥的战斗自从远古以来，世世代代屡见不鲜，一再轮回。无论是羌人、匈奴人、月支人、乌孙人、汉人、突厥人、吐蕃人、回鹘人、吐谷浑人，还是蒙古人、党项人、回回人、满洲人，都在这一片土地上洒下了鲜血，献出了宝贵的生命。