14日上午，宁沮增援部队在铳炮的掩护下，向165旅阵地发起冲击，我军伤亡很大，但坚守住了阵地。
14日17时，我军按预定计划发起对元大滩之敌的攻击，激战一夜，但效果并不理想。战斗至15日中午，敌军退去。我毙伤敌千余人，俘敌二百余人。
沮渠靖下令停止进军，所有军队马上向元大滩方向集合，并立即以元大滩沙梁为依托，建立环形防御阵地。
当天，为替主力构筑防线争取时间，吴良心率领二个步兵团率先出击，与陕宁方面军侧翼部队接触，两军从下午两点鏖战至深夜10点，将战线向东推进了10里，随即撤离。
但是，当时的陕宁方面军并不知道沮家军这两个步兵团拼命向东推进战线的真正目的，以为他们想冲进榆林，因害怕暴露主力兵团位置，陕宁方面军当夜也没有对沮家军发起进攻。
这个时间差，足以让沮家军主力构筑工事。
经过一晚上的时间，沮家军成功在元大滩地区，构筑了一处环形阵地。
环形阵地上配置了九个步兵团，一个团位于环形阵地中心，吴良心四个团、还有沮渠良四个团则分散在环形阵地外围拱卫。
在这个环形防御阵地的左右两翼，左翼配置一个骑兵团，右翼配置两个骑兵团，骑兵10旅沮渠厚负责主力部队的侧翼安全，只要有人敢冲击环形阵地，立马纵马砍杀。
3月14日，下午六点。
黄钟下令对元大滩的沮家军发起进攻，沮家军东南方向的吴良心部率先受到攻击，火力渐渐扩展到了整个环形阵地。
双方鏖战至深夜10点，沮渠厚觉得夜色骑兵无法进行侧翼保护作用，又害怕骑兵也夜色中被集火，便下命令让三个骑兵团外撤，沮家军的环形阵地侧翼暴露在我军主力面前。
沮渠靖大惊，但却惊讶地发现，他所在防御据点的攻势却停了下来。陕宁方面军主力将进攻的核心仍旧放在了吴良心部。
深夜12点。
我军还是未能突破沮家军的环形阵地，但是沮家军环形阵地的核心圈却发生了激战。
沮渠靖吓得大喊“完了！完了！”
193旅沮渠良感觉不对劲，冲上高地才发现了真相。原来是当时核心阵地的一匹马脱了缰绳，饲养兵为追马冲到了核心阵地。
核心阵地看着这名饲养兵，问他口令。饲养兵答不上来，守兵持枪就打，夜色朦胧，其余人也纷纷开枪射击，导致出现了混乱。
深夜两点，吴良心抗下了陕宁方面军的连番进攻。
3月15日。
围攻沮家军的战斗还在继续，沮家军不再全面防御，而是撤下来一部分前线部队。用前线疲敝守军构筑后方工事，核心阵地在调拨一批人补充前线防御。
如此一来，前面在打，后面修筑工事，企图节节阻击。
但是，唐总根据前方传来的情报，猜测沮家军这是想要西撤，在天刚亮时，撤回了疲惫不堪的主力，将阻敌西撤的任务交给了此前北上埋伏在横山一带的骑兵4师。
唐波同时给徐数去信：“暂9旅三个团，于元大滩附近，寒（14日）黄昏，删（15日）拂晓，我集三个师，从东、南、北三面猛攻，均未动，仅俘虏三百人。
除沮渠牧犍军装备有改善，战力较前稍有加强外，主要原因部队有些疲劳，不充实，突击力较清涧战斗时减弱。以目前情况，敌逐步筑工，逐步撤退，消灭敌人战略建制较难。”
15日这天，天刚亮，随着陕宁方面军主力的撤离，
敌我双方都根据战场情况，作出了不同的猜想。
首先，唐老总觉得沮家军当天深夜的表现是为了西撤。
而沮家军认为，天亮撤军是大汉军的常用战术，只是为了第二天夜晚的反扑。经过一整夜的鏖战，沮家军的确有点怕，但正是因为怕，沮家军的思维轨道恰好偏离了唐老总的预算。
沮家军有西撤回老家、东进进榆林的打算，但作为此次援榆部队总指挥的沮渠靖认为，西撤路途漫长容易被埋伏，东进榆林的想法我军也容易猜到，他选择了另一条出路。
15日当天，沮家军全体北进至60多公里的乌拉尔林地区，准备从北面进入榆林。