蒋介石立即命令兰州国民党驻军和西北的马鸿宾、马步芳等组成甘宁青“三省联军”，围剿西北抗日义勇军，并严令限期剿灭。国民党东路交通司令马锡武部袁福昌骑兵团，宁夏马鸿宾部冶成章105旅，青海马步青部驻永登马二虎的黑马队，以及绥靖公署张绍武骑兵连，驻靖远新十旅李贵清部乔维骑兵营，从四面八方向义勇军扑来。1933年4月，西北抗日义勇军经过近两个月的连续作战后，在皋兰武川红砂岘（今属白银区）休整，被“三省联军”集中的优势兵力包围。
敌军以数十倍于义勇军的兵力投入围剿行动，加之装备精良，红砂岘战斗异常惨烈，有300多名义勇军战士为革命献出了年轻而宝贵的生命，35人被俘。王儒林、武继先在义勇军指战员的掩护下，于押送途中顺利逃脱。被俘的孙作宾、李慕愚由中共甘宁青特委通过多方营救获释，史悟亭、吕振华、郝新亚、崔仰亭、李培青等营救未果，被国民党当局残忍杀害。成立仅有两月之余时间的西北抗日义勇军，在国民党重兵围剿下终归失败。