離開延安后,王震率軍急行,23日已從綏德東北部渡過黃河,進入呂梁地區。繼續東進,很快逼近日軍占據的同蒲路。如何通過同蒲路是一個大難題:一方面中央指示不可與閻錫山發生沖突,須繞過閻的防區;另一方面日軍在同蒲路沿線戒備森嚴,且有裝甲車日夜巡邏。早在部隊從延安出發之前,王震就曾反復考慮了這一問題,決定提前派出一個營的兵力,搜集敵情,了解地形,并在主力部隊過同蒲路時負責分散日軍注意力。這一部署,效果明顯,12月6日支隊到達閻家莊時,部分日軍已被調離。
12月6日下午,王震緊急召開全支隊動員大會:"同志們!我們經過幾天雪地行軍,現在就要過關了。我們過的不是關云長過五關斬六將的關,而是同蒲鐵路這一關。今天晚上,我們要走一百七八十里路,要準備通過五道封鎖線。我們這次的任務是只過關,不斬將。"經充分動員、準備后,王震帶支隊向東南疾進。隊伍穿越同蒲路時,遭遇了日軍一輛裝甲巡邏車。王震躍上鐵路,指揮前衛部隊將其擊退,隨后帶領隊伍成功越過同蒲路。
部隊向南直插,進入太岳山區,并機智地利用封凍的冰橋,越過黃河,進入河南境內。隨后,王震向中共中央和毛澤東發電報告了越過黃河的喜訊。毛澤東收到王震電報后,極為高興,即回電對"五十天行軍,安全渡過黃河"表示熱烈祝賀。