西路军失利后，陈昌浩在石窝山主持召师以上干部会议。与会人员无不灰心丧气，部队吃了前所未有的大败仗，几近覆灭，士气也是一落千丈。陈昌浩乾纲独断，宣布自己跟徐向前回陕北，向中央汇报情况，部队由李先念、李卓然指挥进行游击或转移。
徐向前对陈昌浩的“离队”决定毫无思想准备，当即反对：“我不能走，部队打了败仗，我们现在回去干嘛？大家同生死、共患难走过来，要死也死到一块嘛。”从这番话不难看出，部队很快就要遭遇更大的危机。
李先念虽未出声附和，但他衷心希望徐向前跟陈昌浩能留下。特别是徐向前，只要他在，部队就乱不了，军心也好维系。可是陈昌浩坚决不同意，一定要徐向前跟自己一块走。李先念见状，便表态“我会和这支部队一起战斗下去，相信一定能闯出去，只要我还有一口气，就战斗到底”。
会后，徐向前对李先念说：“我实在不想走。”李先念便私下找到陈昌浩，说包括自己在内的许多指战员，都不想徐总走。陈昌浩一口回绝。徐向前不死心，亲自找到陈昌浩，劝他跟自己一块留下，孤家寡人回去也没用，不如跟同志们一块。
陈昌浩不听，固执地要回延安，回去斗争，洗刷自己的错误。徐向前没办法，李先念也无奈。多年后李先念说：“当时把西路军剩下的人，交我统一指挥，我心中无底。”
挥泪告别徐向前、陈昌浩后，李先念怀着沉重的心情，跟李卓然、王树声等人，商量接下来该怎么办。部队一分为三，李先念率领左支队，与枯寂的冰雪为伴，经过47个日夜，跨越祁连山和戈壁大漠，抵达甘新交界处的星星峡，并在陈云、滕代远的接应下，转至迪化。
毛主席听闻此事后，对李先念高度评价：“李先念是不下马的将军。”徐向前在后来的回忆录，也写道：“李先念受命于危难时刻，处变不惊，为党保存了一批战斗骨干，这是很了不起的。”
新疆当时在军阀盛世才的统治下。李先念在新疆，摆在他面前的路有三条：一是回陕北延安，二是去苏联，三是留在新疆。李先念坚定不移地选择了回延安。这让他逃过死劫。黄超和李特想要去莫斯科，找共产国际“讨个说法”，最后在迪化惨遭杀害。
李先念离开迪化，在兰州中转，从八路军驻兰州办事处得知，徐向前安全返回延安，并率部去山西抗日的消息，感到由衷高兴。
李先念、李卓然等西路军返回干部，是1937年年底的一天，得到毛主席接见的。毛主席站在窑洞前迎接他们，微笑着一一握手，亲切地说道：“你们辛苦了。”毛主席还热情邀请他们一起吃晚饭。
吃过晚饭后，毛主席给李先念等人做了思想工作，让他们不要有心理负担，告诉他们西路军虽然失败了，但西路军广大指战员的努力是值得肯定的，其英勇和顽强是值得称赞的。
回延安后，李先念被安排进抗大和马列学院学习。他在迪化的那段时间，也进过教授文化知识、政治理论和军事技术的“新兵营”，学习理论知识。
当时中央清算“国焘路线”的斗争中已经告一段落了，但由于李先念那段时间不在，所以毛主席单独找他谈话，听取他对张国焘和红四方面军历史的看法、有关情况。主要是听李先念讲，毛主席时不时插话讨论或点头微笑。
李先念到抗大第三期深造，便是毛主席的特意安排。不过他只学了两个月不到，抗大第三期就结业了。因为前不久“国焘路线”斗争的余韵，李先念在抗大倍感压抑。抗大第三期结束后，他趁此机会提出离开，转入马列学院。
在马列学院，李先念学到了很多新东西，并得到同学们的信任与尊重。六届六中全会闭幕后，时任总政副主任的谭政，专门找到李先念谈话，说组织决定安排他到129师当营长，询问他有什么意见。
李先念原是一军政委，再分配工作却是营长，虽说当时正压缩编制，降级也正常，但这连降六级，落差未免太大了。可是李先念毫无怨言，不假思索地回道：“坚决服从组织的安排。”
许多老战友和同学听说此事，都为李先念鸣不平，要向组织提意见。李先念连忙阻止，说只要能扛枪打击侵略者就行，职位高低不重要。
很快毛主席也听说了此事，把李先念找去说：“这太不公平了。”然后又问：“高敬亭你认识吗？”李先念说认识，毛主席便决定安排他去高敬亭那做参谋长。
毛主席提醒道：“听说他爱杀人，难共事，你怕不怕啊？”李先念说不怕，自己跟高敬亭很熟，共事过很长一段时间，无话不谈。毛主席听后笑了，李先念就这样南下到新四军第四支队当参谋长了。
