在革命战争血与火的磨炼中成长起来的李先念，经历了艰苦卓绝的生死环境的考验。在艰难险阻面前，他从不动摇、毫不退缩，始终坚韧不拔、乐观向上、英勇斗争。他说：“革命军人要坚决与勇敢。对革命决不动摇，对敌人决不投降。头可断，真理不可丢，这是我们的美德。”只有具有对崇高信仰的坚定性，“才能保持永久的热情和毅力，才能迸发出惊人的积极性和创造性，才能对党、对国家、对人民、对孕育和繁衍我们这个伟大民族的土地，产生无限的热爱和血肉相关的情感”。

1936年10月，红军三大主力在会宁会师之后，红四方面军奉中共中央和军委的命令，率第五军、第九军、第三十军和总部直属队、教导团、妇女抗日先锋团、少年先锋团、骑兵师共2．2万人西渡黄河，执行宁夏战役计划。目的在于打通苏联，取得必要的军事援助和建立巩固的战略后方。当部队渡过黄河后，摆在面前的是异常困难的局面。《李先念传》描述道：

一条山区路，除了几个堡寨和一条数十米高的长长小山丘外，周围尽是荒凉而坚硬的戈壁滩。不仅缺粮，更严重的是缺水。仅有的几处水眼很难供大部队需用，且水质极差，又苦又咸，许多人喝了都闹肚子……几天过后，指战员们口干唇裂，喉咙生烟，只能靠坚强的革命毅力，忍受干渴的折磨。

当面的敌人，是刚刚被蒋介石任命为西北“剿匪”第二防区司令的青海省军阀马步芳指挥的“马家军”，拥有正规军3万余人，民团武装10万人。

鉴于“此地人稀、粮缺、水苦，大部队难久作战”的情况，中央军委认为宁夏战役计划已没有执行的可能，于是决定：将在黄河以东的红军组成南路军、北路军共渡黄河入晋，进行大规模战略转移；河西部队组成西路军，“以在河西创立根据地，直接打通远方为任务，准备以一年完成之。”

李先念被任命为西路军军政委员会委员、第三十军政治委员。在执行战略任务中，李先念、程世才率第三十军发挥了主力的作用。首先，率先西渡黄河，“开辟了执行新任务的第一步胜利”。其次，在执行党中央关于西路军暂停西进，在永凉一带建立根据地，制造河东、河西红军即将会合于河西的假象，以便河东红军伺机东出。进行战略转移的任务中，第三十军勇敢迎敌，在一周多时间内，连续进行了四场恶战。四十里铺之战，数度与敌人肉搏，杀伤敌4400余人，其中被大刀砍死700多人；八坝之战，与敌拼杀两天一夜，弹药耗尽，全靠大刀、刺刀将敌杀退。

西路军战至1937年3月，已遭受严重损失。1月20日，红五军军长董振堂率全军3000名将士激战9天8夜，终因寡不敌众（除少数突围外其余）壮烈牺牲。第九军和第三十军所剩的几个建制团每团仅有三四百人。疲惫不堪、饥肠辘辘的指战员们，在零下二三十度的严寒下冻得不停地哈气、搓手、跺脚……

面对衣食无着和近乎弹尽粮绝的严重局面，陈昌浩主持召开军政委员会会议，并作出决定：（一）徐向前、陈昌浩离开部队回陕北，向中共中央汇报情况。（二）李卓然、李先念等组成西路军工作委员会，李先念统一军事指挥，李卓然负责政治领导。（三）将现有兵力和人员分为三个支队进行游击活动，等待与援西军会合。由李先念率第三十军的5个营和总直属队人员共1500余人，组成左支队，到西面大山游击；由王树声率第九军剩下的3个步兵连、2个骑兵连共700余人组成右支队，到南面大山游击；由张荣率一部兵力及伤员等，编成一个支队就地转移。

李先念临危受命。他认为摆脱敌军追剿的最佳选择是西越祁连山。因为，向东、向北都是马家军重兵集结、反复搜索追剿的地区，西路军没有立足生存的条件；向南是青海柴达木盆地，属马步芳的势力范围，他不会坐视西路军余部在那里生存与发展；向西虽然是渺无人烟的冰山雪岭，自然条件异常恶劣，但易于摆脱追敌。后来的事实证明，李先念的选择是正确的。在此后的47个日日夜夜，李先念带领战友们在海拔5000米左右，没有人迹，没有道路，只有深可没膝的雪层和呼啸刺耳寒风的冰山雪岭中艰难前进。大家你拉着我，我推着你，有的披着毛毯、羊皮，有的仅着单衣、夹衣，有的打着赤脚，身上、腿上、脚上裂出一道道口子。红军战士的赤诚终于使死神止步。1937年4月底，西路军左支队仅剩的417名指战员，在李先念率领下抵达新疆星星峡，回到党的怀抱。