1949年6月，西安刚刚解放，参加入城庆典的华北部队还没来得及休整，就被紧急调往渭河北岸抵御扑来的马家军主力。对面集结近九万兵力，但解放军此处只有刚从太原转来、代表华北部队参加完入城仪式的181师可用，连完整预备队都凑不出来，战壕不过挖了一半，情势看似十分危急。

师长王诚汉抵达后判断地形：城北与西北为高地，敌人占高而且能从多方向压上来。若布防在外围高地，防线太长，骑兵容易从缝隙突入；收缩到城郊虽然地势较低，但能集中火力并利用现成碉堡与土堆，于是决定收缩防线，把主力小心布在能固守的工事上。于是三个团全部顶在一线，几乎没有师级预备，给前沿阵地留下的弹药与人员都极为有限。

面对以速度与冲击见长的骑兵，解放军并非单靠某一把机枪取胜，而是构筑了一道远中近连贯的火力网。远端以轻重机枪压制，中距一百米左右用冲锋枪、卡宾枪阻截，近距用手榴弹、刺刀以及迫击炮、山炮打击密集队形，形成互相支援的组合。重机枪因能持续射击，把骑兵冲锋的速度与队形优势一一瓦解：前排坠马阻碍后列，冲击力被迅速消耗。

战前的侦察也起了关键作用。侦察参谋王青山率一班人与敌先头部队遭遇，派一人骑车回报，其他人死守牵制，付出了多人伤亡的代价，却为主力争取了宝贵布防时间。13日下午约五时，马家军在炮火掩护下发起多次冲锋，步骑并用，前沿阵地一度被突破，多个连队被打到只剩下几十人仍不退缩。542团8连九次击退敌攻，毙伤数百，自己伤亡严重；543团1连多次被围，连长牺牲，弹尽粮绝后仍用刺刀、铁锨、石块坚守。

能顶住的不只是武器，更是组织与意志：机枪要人操作、弹药要补给、阵地一旦被冲破还要有人顶上补位，基层建制不散、互相支援的作战体系保证了局部挫折不会导致全线崩溃。夜战对守军尤为有利：黑夜压制了骑兵速度与协同，王诚汉果断下令趁夜反击，各团补充弹药重整队形，逐块夺回失地。以手榴弹打开缺口，冲锋枪压制，步兵接入近战，到了14日天亮之前白天丢失的阵地基本收复。

当马家军发现华北增援部队已抵近，继续进攻已无大益，遂下令撤退。这次战斗马家军伤亡两千余人，解放军伤亡两百余人，成功守住咸阳阵地，避免西安门户洞开，也为后续大部队在陕北、西北集结扩大战果争取了时间。

这场战斗说明，传统密集骑兵冲锋在现代火力与后勤支援面前难以发挥预期作用。地形与道路的限制使得人数优势难以展开，猛烈的机枪火力与炮火、严密的阵地、夜间反击和基层连队的顽强抵抗，才是决定胜负的关键。简单地说，并非某一件武器“治了”骑兵，而是工业化火力供应、合理的防御部署和坚守不溃的基层战斗力共同制胜。