1947年5月2日至4日，人民解放军西北野战兵团在彭德怀、习仲勋指挥下，集中4个旅兵力，对胡宗南部重要前进补给基地——蟠龙发起攻坚作战。蟠龙位于延安东北40公里处，四面环山，地形险要，易守难攻，交通干道咸榆公路穿山而过，战略位置十分重要。胡宗南部占领蟠龙后，修筑大量工事，囤积大批物资，将其作为核心前进补给基地，初期部署了重兵防守。
西北野战兵团在彭德怀、习仲勋领导下，以第2纵队第359旅一部、第3纵队独立第5旅及绥德军分区部队伪装成主力向北挺进，造成中共中央机关和西野主力在绥德集结、东渡黄河的假象，诱使胡宗南将主力调往绥德地区，为我军在运动中寻找战机创造条件。急于寻找我主力决战的胡宗南果然中计，以整编第1军、第29军等共9个半旅兵力，于4月26日由蟠龙、永坪地区分两路，经瓦窑堡向绥德疾进。敌军主力北调后，蟠龙顿成孤立据点，守敌不足一个旅。
尽管通过灵活机动的战略战术，成功诱使胡宗南主力北调，形成我军在蟠龙周围的兵力优势，但当时西北野战兵团整体装备较差，几乎没有攻坚重武器，缺乏攻坚作战经验。担负蟠龙守备任务的是胡宗南部第167旅旅直及第499团，外加陕西保安第3总队。第167旅乃蒋介石嫡系部队，装备精良。守敌利用地形条件，构建了纵横交错、沟壕相连的大量工事，设有各种明碉暗堡、雷场障碍、铁丝鹿砦，周边敌情复杂多变。
4月27日，彭德怀根据敌情提出攻打蟠龙的主张，他在给毛泽东的电报中称：“董、刘两军27日未时进抵瓦市，有犯绥德模样。蟠龙留167旅旅直及499团守备，似有粮弹未发完”，“我野战军本日隐蔽于瓦市东南及西南，拟待敌进逼绥德时，围歼蟠龙之敌，得手后再围歼甘谷驿、桥儿沟84旅之251团，并彻底破坏永延段公路。”当日毛泽东电复彭、习：“计划甚好”，“让敌北进绥德或东进清涧时，然后再打蟠龙等地之敌”。
4月28日，西野开始攻打蟠龙的战前准备。15时，教导旅接彭、习电令：一、董、刘军北犯绥德，167旅（缺1个团）留守蟠龙，我决歼该敌，向延安、甘谷驿线扩大战果。二、部署：1纵队（缺35团及尾追敌主力之小部）向蟠龙以西前进，新4旅取道风背上向蟠龙东北前进，2纵队（缺9旅）取路永坪向蟠龙东南前进。各兵团于本日由现驻地出发，29日进至攻击准备位置，30日拂晓或午后4时开始攻击，本部28日晚进驻永坪。
29日20时，彭德怀正式向各纵、旅下达围攻蟠龙之敌的部署并报告军委：以1纵由西向东、2纵独4旅由东南及南向北、新4旅由东北及东向西进攻，教导旅位于青化砭以北机动。并限各部“明日午后4时以前提出报告和攻击部署，以备5月1日攻击参考”。
30日下午，彭德怀、张文舟（西野参谋长）冒雨到蟠龙东面和北面观察地形敌情。前一天，西野侦察人员已在蟠龙外围与敌地方部队发生战斗，且一名纵队传骑被敌俘获，故此蟠龙之敌正赶修工事。彭德怀一面观察，一面找干部谈话，将进攻集玉峁方向的新4旅771团团长、营长找来，询问攻击准备情况。771团团长吴宗宪说：一个方案是夜晚摸到前沿，做好工事再攻击；另一方案是拂晓前强占前沿。彭德怀肯定第一个方案，认为该方案出其不意、伤亡较小，同时指出出击道路应放在左面——左面地形好，有沟，容易隐蔽接敌。当天下午，彭德怀又在薛家沟山上与2纵指挥员碰面。因大雨淋漓，原定当晚攻击的计划推迟一天。
就在西野部署已定、决心攻歼蟠龙之敌时，4月30日5时，毛泽东突然致电彭德怀：“经过精密之侦察，确有把握，方可下决心攻击瓦窑堡或蟠龙，如无充分把握，以不打为宜，部队加紧休整，以逸待劳，准备运动中歼敌。”
彭德怀坚持原定决心不变。他判断：敌军主力北上约需5至7天，我军南下攻打蟠龙，敌军虽必然回援，但最快也要3至4天。5月1日，彭德怀致电军委：“原准备1日拂晓攻击蟠龙，因天雨路滑停止，待雨停后2日攻击。胡军为避免消灭，现工事技能已达最高点。清瓦以南至延水，所有山头村庄，均有相当坚固野战工事。蟠龙工事已完成外壕、鹿砦、铁丝网，平毁甚不易。该军所到之处，木器门板大部烧光，牲畜杀光，一切工具均损坏，壮丁抓走亦不少，与日本三光政策同。人民损失五年难以恢复。”毛泽东5月2日13时复电，肯定彭德怀意见：“攻击蟠龙决心很对。如胜利，影响必大；即使不胜，也取得经验。”
王恩茂日记记载了4月29日部队至贺家渠宿营的情景：“贺家渠是敌人驻过的村子，平房均已拆毁，窑房均已破坏，门窗家具均被烧毁，地窑均被挖掉，粮食均被吃掉和抛撒，纺车、犁铧等生产工具均被捣毁，耕牛被宰杀，人民无法生活，看见我军到来，眼泪盈眶，诉告敌人的暴行。我见了这种情景，增加了对敌的仇恨。”
5月1日，西野召开旅以上干部会，研究攻坚战术。各部队普遍进行了动员。
5月2日黄昏，蟠龙攻坚战按计划正式打响。守敌凭借工事火力优势顽固抵抗。西北野战兵团缺乏攻坚武器装备，不能有效压制敌人暗火力点，阵地前的障碍不能完全扫除，造成攻击部队进展不顺、伤亡较大。各攻击部队纷纷召开战斗总结会，发扬民主、广开言路，让一线指战员建言献策，提出针对性攻坚战术，从而在后续战斗中有效减少伤亡，有力推动攻坚进展。例如：针对外壕太宽太深无法通过、攻击部队伤亡较大的问题，基层战士提出“对壕作业”接近敌铁丝网和外壕，以爆破手段开辟冲击道路；针对重武器缺乏、不能有效压制敌军暗火力点的问题，一线指战员提出将攻击部队编组分工、持续攻击的作战方案。经两昼夜激战，攻击部队稳扎稳打、步步推进，一举攻占蟠龙。
此战，我军伤亡1500余人，全歼国民党守军6700余人，俘虏敌第167旅少将旅长李昆岗，缴获面粉1.2万余袋、军服4万余套及大批武器弹药。当时西野官兵大多还穿着单衣、一天仅吃两餐，这批缴获大大缓解了物资给养短缺问题，有效迟滞了敌军围攻陕甘宁边区的行动，成为人民军队攻坚战的典型战例。
蟠龙战役烈士陵园位于陕西延安宝塔区蟠龙镇蟠龙村。该陵园始建于1950年，2006年重建，2018年维修扩建。园内建有烈士纪念碑1座、“三战三捷”博物馆1座、烈士纪念亭1座、无名烈士纪念碑1座、浮雕纪念墙2座，为陕西省省级重点纪念设施。
