表张文彬和党组织营救下，他们在被押送到平凉时，终于脱身逃回援西军总部，受到刘伯承司令员的热烈欢迎。
西路军女战士的遭遇是一幕催人泪下的惨剧。在红军各部队中，西路军的女战士最多，组成了一个妇女团。还有在政治部从事宣传工作的新剧团、后勤部医院的女同志，过黄河时约有1300人。妇女团团长王泉媛、政委吴富莲，都是从一方面军调来的干部。在河西走廊的激战中，妇女团与其他部队一样作战。临泽突围时牺牲了200多人，倪家营子近一个月的血战，妇女团伤亡多达600余人，几乎拼光了。康龙寺之战，妇女团与总部失去联系，被马家军打散了。上级让她们分散打游击，王泉媛带着剩下的红军在山里转来转去，躲避马家军搜索。当她们精疲力竭地在树林中熟睡时，被敌人全部俘虏了。当王泉媛等被押送到凉州，发现政委吴富莲也在狱中，合计共有100多名女战士。
在关押期间，女红军不断受到马家军的强奸和凌辱。吴富莲本来就有病，不久就在监狱中病死了。马步青觉得把这些女兵老关着总是麻烦事，他手下军官和亲信好多还没老婆，就想法把女红军分配给部下为妻妾。女兵们拼命挣扎反抗，马步青对女红军说：“现在国共合作了，你们就在这里安家，享享福吧。”谁知女红军闹得更凶。王泉媛愤怒斥责马步青的无耻行为，马步青说：“我不会把你们嫁给当兵的。你们是什么官，就把你们嫁给什么官，门当户对嘛。”他把王泉媛配给工兵团团长马进昌。王被架到马家，死不顺从，坚决反抗，被马进昌用柳条抽得遍体鳞伤，血迹斑斑。马进昌虽然娶了红军女团长，但听说王泉媛枪法很好，心里终究不踏实。有一天他从铺盖下发现一把刀，是王泉媛藏的。马进昌吓出一身冷汗，把王又毒打一顿。后来王泉媛逃跑了，马进昌也没再去找她。
陈昌浩夫人、西路军政治部组织部长张琴秋是在甘州附近被俘的。当时她产后身体虚弱，走不动路。在山里转了几天，不幸被民团抓住，送往西宁。当时她没有暴露身份，化名苟秀英，说是红军中烧饭的。马家军看她是一个有病的老女人，也没当回事，让她到新剧团烧饭。新剧团的成员大多是西路军新剧团的人，西路军新剧团的音乐股长杨万才能训练军乐队，颇受马步芳优待。他借口要个做饭的，把张琴秋掩护在自己家里。但是没有不透风的墙。张琴秋后来被国民党省党部的人查出来，1937年8月14日送到南京“感化院”监禁。
当时日军大举进攻，南京形势吃紧。中共中央驻南京的谈判代表周恩来强烈要求蒋介石释放被关押的共产党员和爱国人士，并前往“感化院”探监。周恩来意外地发现了张琴秋等人，激动地说：“可找到你们了，从西宁找到西安，又从西安找到南京！”经过几天的交涉，国民党同意放人，张琴秋等三人于8月18日走出了监狱的大门，踏上了回延安的路程。
在西路军流散人员陆续返回陕北后，中央也积极对西路军人员进行营救和帮助。周恩来在西安多方寻求关系，希望二马与红军停战。他听说有500多红军被围困在张掖黄番寺内，就托人找到一位与青海省主席马麟相识的回民老人马德涵，去凉州向马步青转达口信，希望马家不要伤害红军。马德涵见到马步青，听说黄番寺的红军已被解除武装，送往青海。1937年4月下旬，周恩来在西安马德涵家中会见刚从阿拉伯朝圣回来的青海省主席马麟，请他制止对红军的残害。在当时国共合作的大局面下，马家不敢一意孤行。对西路军俘虏的迫害也有所收敛。
在国民党统治区域内，中共中央利用统一战线的背景，开展了有实效的寻找和营救工作。当时西路军流散人员在河西走廊被国民党军队和地方民团俘虏的，以及二马从凉州和西宁转来的西路军人员，都被关在兰州国民党第八战区拱星墩监狱。总数有1300人。其中有西路军师、团一级干部方强、徐太先、卜胜光、徐立清等以及从西宁转来的红军电台工作者刘玉庭、黄良诚、曾庆良等。他们在监狱内成立了地下党支部，领导大家开展反迫害斗争。1937年5月中旬，周恩来派张文彬以中共代表身份前往兰州，了解拱星墩监狱中西路军人员情况，进行营救。张文彬去后，向狱中同志转达了党中央对他们的问候和关怀。大家激动万分，泪流满面，高呼口号，高唱红军歌曲，表达坚持斗争的决心。党支部把狱中情况的报告交给张文彬，请他送给党中央。
周恩来闻讯，立即找兰州国民党方面负责人贺耀祖交涉，要他尽快将关押的红军转往西安。6月，当这些红军被转送到甘肃平凉地区国民党43师防区时，大家知道这里与援西军驻地已经很近了，方强等党支部领导人决定，乘机逃脱，跑回陕北去。于是大家在路上故意磨蹭找事，百来人的队伍零零散散，拉了几里地长。国民党兵也看不过来，一会掉队一个，一会不见一个。大家悄悄互相转告：往东到四十里铺就是游击区。夜里，方强等带领大家开始胜利大逃亡，绝大多数人都顺利到达镇原援西军驻地。当刘伯承司令员、张浩政委来亲切看望大家时，这些历尽千辛万苦的坚强战士们都放声大哭。