陈赓带着党中央和毛泽东的指示和殷殷嘱托，由陕北回到晋南驻地山西翼城，立即向全军传达了党中央的进军命令，并开始了出征前的准备。
不久，陕北的形势越来越紧张。7 月29日，毛泽东在给刘邓等，并告陈赓、谢富治等的电报中指出：“现陕北情况甚为困难（已面告陈赓），如陈谢及刘邓不能在两个月内以自己有效行动调动胡军一部，协助陕北打开局面，致陕北不能支持，则两个月后胡军主力可能东调……”
第二天，毛泽东又在给刘邓等并告陈赓等的电报中说：“如陈谢于八月下旬渡河，可能争取一个月时间，在豫西立住脚跟。”
陈赓指导部队加紧进行准备工作。8 月初，在太岳解放区的首府阳城，陈赓主持召开了兵团前委扩大会议，传达了中央小河会议精神，经过详细讨论之后，制定了强渡黄河、挺进豫西的军事计划，还研究了新解放区的各项政策问题。
经过十多天紧张而周密细致的准备，渡河作战的一切准备皆已完成。在此期间，战场形势发生了重大变化，刘邓大军已渡过黄泛区、沙河、汝河，国民党军从郑州、徐州、武汉、合肥等地抽调20多个旅进入大别山，尾追刘邓。胡宗南主力部队在陕北已疲惫不堪，自顾不暇。南线的国民党军均无暇顾及豫西、陕南地区，陇海路以南广大地区均由县保安团队守备。这正是陈谢纵队进军豫西的大好时机。
同时，刘邓大军南下后，也急需援助，牵制国民党军主力。为此，中央军委频频电示陈谢，命其急速渡河南进，先展开于潼（关）洛（阳），后转进豫西伏牛山区。毛泽东于8 月9 日致电陈康、谢富治，指示他们提前渡河：“为有力地协助刘邓行动，我陈谢集团应提前于未灰（8 月10日）到未删（8 月15日）间渡河，首先控制渲洛段山区，再看形势决定下一步行动。”
根据中央军委的指示，陈赓与谢富治率部于8 月11日分别由晋南浮山、翼城和豫北的博爱等地出发。全军振奋，士气昂扬。曾经养育过这支部队的太行父老，大力支援子弟兵南征，9 纵队的战旗上，写着太行人民引以为豪言壮语：“太行子弟结长缨，跨河南征缚苍龙。”陈赓和太行父老挥泪告别，依依不舍地开天了这片与子弟兵血肉相连的土地，踏上了新的征程。
此时正值阴雨连绵的季节。白天，战士们在暴风中踏着泥泞的山道艰难行进。晚上，村边，路旁燃起了篝火，战士们脱下淋得透湿的衣服烘烤。尽管艰辛可他们不知疲劳，个个精神振奋，欢欣鼓舞。
此时，山洪暴发，黄河水势突然变化，河水暴涨。听到这个情报，陈赓心里异常焦急。他立刻派纵队司令部情报科长到黄河边日夜监视水情，又专门架起了一条电话线，随时向他汇报水情变化。一天过去了，河水仍在暴涨，两天过去了，河水仍在涨。陈赓急得直跺脚。
陈赓的心中又想起了毛泽东的电报，心里更加着急了。陈谢担心原定的8 月15日前渡河难以实现，即向中央军委发报，表示此刻难以渡河，焦急万分。他怕黄河水情会影响这次渡河的行动，又立即给刘、邓首长发电报：河水突然暴涨，因渡船都是用新伐的树造成的小船，水高浪急，强渡不能，不能如期渡河，焦急万分。只待河水稍落，立即率部抢渡。
8 月12日，毛泽东再电陈赓、谢富治等，要求他们早日渡河援助刘邓：“现敌大军向刘邓追击，若你们于刘邓出陇海线后半个月之久方能渡河完毕，则对刘邓援助过于迟缓。又胡宗南主力正向榆林增援，三十六旅本日到横山、榆林间，刘戡五个旅本日到石湾。彭习亦甚盼你们早日渡河，变动局势。”
同时，中央军委也考虑到陈谢兵团面临的实际困难，8 月14日，毛泽东电示陈赓、谢富治，要他们于8 月20日开始由晋南渡过黄河，25日前渡完，和陕北彭德怀攻打榆林以吸引胡宗南主力南北呼应。
可是，陈康当天复电中央称，“4 纵已出动三日，先头部队已到达阳城西，但连日大雨，山洪暴发，交通全断，我们异常焦急。”
毛泽东在复电中说：“你们推迟几天待水退后渡河是好的，并可以返几天惊动胡宗南，以利陕北我军配合行动。”
“你们看！中央多关心我们。但是，现在是战略反攻，需要整个解放战场统一行动，互相配合，刘邓首长屁股后面的左右跟着二十来个旅，情况太紧急了，我们还是尽量争取早日渡河吧！”看了电报，陈赓激动地说。
刘邓首长接到陈赓的电报后，立即回电：“我们这里并不太紧张，你们晚一天过河也没关系，渡河要确保安全，不能着急。”
看了电报，陈赓感慨地说：“我们吃的是刘邓的饭啊！”
就这样焦急地又等了两天。而终于停了，黄河水终于落下去了，陈赓一颗悬着的心也终于落下了地。
8 月20日，东路部队抵达济源长泉渡口附近，西线也如期到达平陆劳津渡口。这里地势凶险，水流湍急，两岸均为峻峭的陡壁。
为确保这场战役的胜利，陈赓指示司令部制定了一套周密的作战方案。他亲自带着同志们来到黄河岸边，仔细检查了部队的渡河准备工作。望着奔腾呼啸的黄河，他对四纵队各旅旅长们讲起了当年项羽北渡攻打邯郸“破釜沉舟”的故事。
旅长们听了，都激动地说道：“只能前进，不能后退，只能胜利，不能失败广8 月23日拂晓。黄河浊浪翻滚。
在白茫茫的晨雾中，陈谢兵团兵分两路，右路在茅津渡以东，左路在垣曲、济源问，出其不意地先后发起了渡河作战。一艘艘渡船悄悄地拉到了渡口，突击部队静悄悄地依次登船。在渡河点北岸组织起五个强大的火力点，掩护着部队渡河。左集团的指战员，机智地利用黑夜和连日大雨，河水猛涨，流大声喧，对岸看不见、听不清的机会，登舟起渡。
渡河战斗开始后，陈赓一直坐在报话机旁指挥。
由于动员深人，土气高昂，两个集团只用了半小时就突破了黄河天险。8 月23日，陈谢大军8 万余人南渡黄河，挺进豫西。
24日拂晓，陈赓带着一部无线电话随军渡过黄河。
到25日，陈谢兵团除第9 纵队和后方部队外均已完成南渡任务。
陈谢兵团十万余众横渡黄河的伟大创举，在黄河沿岸人民中引起了种种传说。人们传颂说，一天，大军刚刚来到河边，突然乌云密布，狂风大作，黄河咆啸如雷，惊涛骇浪中突然出现一条金色故龙，朝着陈赓将军摇尾颔首，大吼三声，陈赓大手一挥，十万大军骑上巨龙，腾云驾雾，飞过黄河，吓得国民党守军目瞪口呆，一个个乖乖地当了俘虏。
陈谢兵团神速突破天险黄河，出其不意地挺进豫西，使蒋介石措手不及。正当他穷于应付刘邓大军时，他怎么也不会料到陈谢兵团又从侧背杀进一刀。25日，蒋介石飞抵西安，训斥胡宗南在陕北连连失利，如今陈谢大军又威胁西安，要他令董钊、刘戡率部“迅速南下”。
8 月26日，毛泽东在给陈赓、谢富治的电报中指出：“一个月内胡军主力不可能到豫西，你们应乘此时机放手发展。”
第二天，毛泽东又电告陈谢：“胡军六个半旅今开始南退，我军正跟踪追歼。胡主力只有三个旅，歼灭此三个旅，胡即毫无办法了。总之，兰州以东、长城以南。平汉以西，汉水以北广大地区，主动权业已转入我手，望你们放手发展。”
8 月29日，陈赓、谢富治电告中央军委称：“我们对军委意图了解有偏差，过河后主力向东南，准备乘虚抢占洛阳西边。因渡河经验不够，组织欠周密，雨中走山路，驮骡死病很多，河岸道路狭窄等关系，先头部队过河后炮兵、担架等隔断，故发展迟缓。”
8 月30日，毛泽东电复陈赓、谢富治等，指出：“你们现在作战比晋南时环境大不相同，每一次大的行动计划，必须事前报告军委，必须迅速报告敌情我情民情，我们方能及时帮助你们。此次渡河你们重点放在东面，而洛阳附近为敌所必争，不应用主力，西面敌人空虚，攻取较易。现在改变，调头西向，致使丧失几天宝贵时间，给了胡宗南在西南完成其部署的机会，极为可惜。但胡军主力尚在绥德、米脂地区为我军所抑留，洛川以南只有几个旅及若干特种部队，这点对于你们极为有利。望速以全力抢占陕县至虚氏一线，牵制洛阳之敌，避开强固设防据点，专打薄弱点，在运动中歼敌。”
陈谢兵团自进逼洛阳后，就筹划着攻打这座古城，以求给敌人更大震撼。但这时，却连续收到中央军委的指示，要求他们不要打洛阳，而是继续挥戈西进。
9 月2 日，毛泽东致电陈谢，要他们在包围黄河、渭水以南，汉水以北，平汉路以西，西安、汉中线以东广大地区，东西南北往来机动，大量歼灭敌人，以建立根据地。在作战上，“对敌守备薄弱之据点及城市则相机攻取之，对敌守备强固之据点及城市则避开之”，“着重点放在调动敌人打运动战及占领广大乡村，消灭反动武装，发动群众”。电报还明确指出：“目前停攻横水，以一部监视洛阳之敌，主力西进，相机夺取陕县、灵宝、圄乡、卢氏、洛南、商县、商南七城或七城中之几城，着重扫除七县乡村中之反动武装”，“第二步机动方向是东向平汉路或南向汉水以北，临时酌定。”
根据中央军委的这一指示，陈谢放弃对横水的围攻，率主力挥戈西进，9 月7 日进至陕县东南地区。这时，国民党东援陕东兵团一部已到达潼关、灵宝、陕县一带。灵宝，陕县，位于秦岭余脉晴山以北，地处河南与山西、陕西之交。无论打陕县，还是打灵宝，都须先攻克函谷关。这是一处险地，山势险峻，道路多在谷中，深险狭窄，历来为兵家必争之地。
陈赓、谢富治根据灵陕一带地势和蒋军陕东兵团的部署特点，决心以第38军第55师监视陕县，以第22旅奔袭貌略镇，以第12旅攻取卢氏，以大军主力直趋灵宝、圄乡，割断潼关、陕县、卢氏之联系，然后视情况各个攻取之。
9 日、10日，第55师率先发起攻击，其中，第22旅击溃敌新编第1 旅，占领貌略镇并进至圄乡以南；第12旅等部攻占卢氏，全歼守敌1 个营。然而，进攻灵宝的第4 纵队却出师不利。部队自9 月门日出发后，在崤山与敌不期而遇，打了一场遭遇战。因后勤没跟上，给养短缺，天又下雨，一时陷入了被动。陈赓立即组织部队全力出击，消灭当面之敌，并以第12、13旅利用北面的黄河，从东、南方向迂回，围攻灵宝。为了便于作战协调，他特指定第12旅旅长李成芳全权指挥灵宝战役。
李成芳根据灵宝外围敌工事坚固，阵地纵深大，且地形开阔的特点决定采取“围三缺一”的打法，迫敌出城向西溃逃，以求在运动中歼灭。
经周密准备后，李成芳以一部兵力开始由正面攻击吸引敌人，主力则绕到敌侧后，偷袭与强攻并举。由于守敌误判攻城部队兵力不多，乃离城出击。第＊旅等部乘机突然发起反击，并由敌侧后突人敌阵地，激战至24时，将出击之敌和守敌全歼，夺取灵宝，生俘国民党旅长以下sop 余人。
紧接着，陈谢兵团乘胜扩大战果，攻克陕县县城，全歼守敌5000余人。至此，国民党军院东兵团大部被歼。
灵陕战役战果辉煌。经过半个月的连续作战，陈谢大军除歼灭大量保安部队外，共歼国民党正规军3 万余人，解放宜阳、伊川、灵宝等10座县城，矛头不但直指关中威胁西安，而且可利用渭水、黄河以南，汉水以北，平汉以西广大地区国民党军空虚之弱点，迅速展开。
陈谢根据中央军委的指示，于9 月20日率主力6 个旅开始向西安方向前进，以寻机攻歼沿线诸敌，并建立陕东根据地。
陈谢兵团的活动，像一把刀子割断了国民党军中原和西北战场的联系，极大地牵制了蒋介石的兵力，有力地配合了西北野战军的作战。蒋介石心惊胆颤，飞往西安，下令再从进攻大别山的部队中抽出整编第56师空运西安，又令胡宗南从陕北战场将驻榆林的整编第36师28旅等部调往西安，以加强西安防御。蒋介石在西安召集的国民党党政首脑会议上叫嚣：“要在3 个月内彻底肃清陕北共匪，半个月彻底打退陇海路。”但他的这一妄想很快化为泡影。
由于国民党军已将优势兵力逐渐向西安、潼关一线集中。而郑州、洛阳的李铁军兵团6 个旅正向新安、洛宁进犯，我军有机可乘。
9 月26日，陈谢率第4 纵队和第22旅隐蔽东进，悄悄抵达渑池以东地区。李铁军兵团判定陈谢主力还在潼关附近，故继续发动攻势，妄想重占渑池、洛宁，以策应胡宗南整编第15师不断向新安、铁门等地推进；其整编第3 师也向宜阳靠近，敌战线拉长态势突出。
陈谢决定乘敌不备来个迎头痛击。10月1 日，第4 纵队13旅在新安以西的铁门附近，截住了国民党军第“旅。13旅从行军间展开勇猛攻击，打得毫无准备的国民党四散奔逃，并歼敌一部。残敌退守铁门，并与其整编15师师部合兵一处。于是，陈谢又将四纵队第＊旅投入了战斗，与13旅密切配合，经一夜激战攻下铁门。守敌除整编第15师师长武庭麟带小部随从弃城南逃外，其余均被歼灭。其中，仅俘敌就达2100余人。
在前50天的机动往返作战中，陈谢大军斩断陇海路，东逼郑州、洛阳，西叩潼关，割断了胡宗南集团和顾祝同集团之间的联系，并调动他们分别从南北两面拍兵回援，减轻了敌人对大别山和陕甘宁边区的压力。完成了中原右翼的战略突破，有力地策应了西北野战军的战略反攻，完全掌握了战役主动权。
毛泽东在接到陈赓的捷报后，兴奋地对周恩来说：“陈赓的任务完成得不错，你看，蒋介石从陕北抽兵不了不是？”