李先念、程世才接受任务以后，按照总部部署，召集师团干部察看地形，总体布置。八十八师是三十军主力师，考虑到西南面是敌人重点进攻方向，即把这个艰巨的任务交给八十八师，师长熊厚发非常高兴地接受了任务。这个师以“攻如猛虎、守为泰山”的二六三团担任正面及稍偏南的守备，并派出一个营驻守突出阵地两里地的汪家墩。号称“夜老虎”的二六五团以一部分兵力担任师西北方向防备，团主力和二六八团为师预备队。八十九师在八十八师后面，以一部分兵力为军预备队。九军也对部队作了具体部署。任务分配完毕，各师、团进入新的阵地，紧张地构筑工事，准备战斗。政治机关的干部下连队作鼓动工作，到街上贴布告，写标语，宣传红军抗日救国主张，宣传红军的纪律，宣传“打马十大把握”，号召人民群众帮助红军。

红军还没有部署完毕，马家军已尾随追至，占据了部分村庄，战斗就开始了。马元海集中在倪家营子的兵力已达7万余人，令韩起功部担任正面，兵分几路向倪家营子进攻。

当昏黄无力的的太阳刚刚升出地平线时，炮弹爆炸的硝烟就已弥漫在倪家营子上空。在倪家营子外围的戈壁滩上，马家军的几万兵丁已经逼近红军指战员的阵地，激战就要开始。

守卫倪家营子的红军指战员严阵以待。因为缺少重武器，这时步枪几乎在敌群人海中效力不大，只能等敌群逼近到二十米时，步枪、手榴弹一齐向敌人开火。当敌人涌到阵地前时，指战员们扔下枪，挥起大刀扑向敌群。一些重伤员在敌人临近时拉响手榴弹和敌人同归于尽！

红三十军守卫的北营子阵地被马家军攻破，马元海又令两团人马沿着雨水冲刷出的自然沟坝坎插到红军两侧，使西路军总部受到威胁。徐向前亲自上到房顶上指挥战斗。程世才也组织88师人马反击，

经过反复冲杀，天黑时才将马家军赶出去。这是一场残酷的战斗，双方均死伤累累。

程世才将军曾详尽而又确切的记述二战倪家营子的过程：

“在红军到达倪家营子的第二天拂晓，马元海就以两个旅的兵力发动了一次进攻，主要方向是八十八师，特别是二六三团固守的王家屯庄（即汪家墩）。因为这个围子突出在我军前沿阵地之外，能够从正面和左右两面射击敌人。是一个很好的支撑点，如果打不下来，不能展开大量兵力进攻倪家营子。因此敌人视为眼中钉。其他方向敌人也配合着进攻。敌人首先用猛烈的火炮轰击红军阵地，炮声一停就冲锋。敌军在督战队的威逼下，像羊群似的猫着腰冲上来，我们的战士们从坍塌的工事里、弹坑里钻出来瞄准射击，尽管敌人掩护冲锋的轻重机关枪疯狂叫嚣，弹雨横飞，战士们还是沉着地盯着前方，坚守在阵地上，当敌人进至离我阵地二三十米的时候，一声号令，战士们像猛虎扑食似的跳出工事来，挥舞着战刀，手榴弹像雨点似的飞落，只杀得敌人抛下满地尸体，狼狈逃去，我军才回到原阵地。”