紅一、四方面軍在會寧會師以後，1936年10月11日，中共中央和中央軍委發佈了《十月份作戰綱領》，即寧夏戰役計劃。但由於張國燾的阻撓和破壞，紅軍雖然多次變更計劃但均未實現殲敵目標，於是主力被迫向東轉移，11月初國民黨軍進至靖遠至海原一線，並打通了增援寧夏省城的道路，隔斷了河東紅軍主力和河西部隊紅30軍、紅9軍、紅4方面軍總指揮部、直屬隊、紅5軍的聯繫。這樣，寧夏戰役計劃被迫中止。
孤懸在河西的西路軍將士為了打通"國際路線"，背靠蘇聯，建立一個有利於迴旋的戰略基地長期抗戰， 11月12日至21日經過一系列戰鬥，9軍、30軍分別佔領永昌、山丹，並在此創建根據地。至12月下旬，西路軍繼續執行西進任務。30軍及總部直屬隊沿山向臨澤倪家營挺進，9軍居中抵沙河一線，5軍則在攻佔臨澤後向高臺進軍。
高臺位於甘肅省西部，是蘭新公路的咽喉要道，自古乃兵家必爭之地。城南是海拔5400餘米的祁連山脈，山頂終年白雪皚皚；城北是一望無際、荒無人煙的大沙漠。我軍要西進，首先必須佔領高臺。
1936年12月30日晚，5軍軍長董振堂、政治部主任楊克明率領39團、45團、騎兵團兩個連、特務團4個連和軍直屬隊部分人員共2800百餘人，以45團為左路、39團為右路，其餘居中，從臨澤連夜向高臺進發。經過激戰於1937年1月1日拂曉將紅旗插上了高臺古城樓，守城民團800多人被俘，
紅軍知道敵人絕不會善罷甘休，進城後立即修繕城牆，加強工事，積極備戰。馬家軍當然沒有閒著，集結各地民團20多個團共計約6萬餘人兵分兩路，向西路紅軍殺來。其中圍攻高臺的兵力2萬餘人。
軍情緊急，紅5軍軍長董振堂想和西路軍總部彙報，但因為惟一的一部電臺被張國燾的親信、5軍政委黃超強行留在臨澤了，沒辦法只好人化裝出城前去彙報情況。
還沒有等到總部任何消息，敵人卻開始行動了。1937年元月12日，馬家軍2萬餘人，在大炮的配合下，攻擊高臺城。董振堂指揮紅五軍孤軍奮戰，抗擊敵人進攻，但由於敵軍攻勢猛烈，只能逐步退入城內，依託城牆打擊敵人。
元月十五日，敵人兩個營在炮火掩護下，向西關財神制高點樓連續發動進攻，激烈的戰鬥進行了四天，殲敵六百多人。由於城堡工事遭到嚴重破壞，我軍傷亡很大，情況異常緊急。但由於高臺是西進必經之地和重要據點，西路軍總部命令五軍死守，不能放棄。面對嚴峻的形勢，在一無援兵、二無彈藥的情況下紅五軍指戰員採取靈活多樣的攻守策略，打退了敵人數次進攻，又艱難的堅守了三天四夜。
元月二十日晨，敵人集中全部兵力，用人海戰術四面硬拼攻城，指戰員們用刺刀、槍托拼殺，用石塊砸，用矛戳，用口咬，和敵人同歸於盡，繼續浴血奮戰，打退了敵人的一次又一次進攻，使兩千多敵人橫屍城下。我軍因疲憊之師，孤軍奮戰，也傷亡慘重，處境十分危險。一次一次的失利，使敵人更加瘋狂。政治部主任楊克明在率軍政人員增援西關途中，不幸中彈壯烈犧牲，年僅32歲。
率45團堅守城東南的軍長董振堂最後身邊僅剩1名同志，且已傷痕累累。董振堂本人腿部中彈負傷，在跳下城牆時又摔斷了腰。面對敵人的前堵後追，董振堂命身邊的戰士趕快突圍，自己掩護，在連續打死幾名瘋狂衝擊的敵人，看到這位戰士含淚遠離後，將最後一顆子彈射向了自己。英雄的紅5軍（軍團）軍長董振堂壯烈殉國！高臺失陷。
噩耗傳來，山河同悲。在董振堂烈士追悼會上，毛澤東深情地說，“路遙知馬力”，董振堂是“堅決革命的同志”。
1957年，高臺烈士陵園建成。陵園內建立了“董振堂紀念亭”和“中國工農紅軍四方面軍第五軍陣亡烈士公墓”。 1962年，葉劍英寫了一組《建軍紀念日懷戰烈》來讚頌董振堂：英雄戰死錯路上，今日獨懷董振堂，懸眼城樓驚世換，高臺為你著榮光。共和國沒有忘記烈士，烈士可以安息了！
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