起义军进占岷州、洮州以后，张广建和赵倜拟定了“洮岷圈制”计划，布兵于河州（今临夏东）、狄道、渭源、巩昌（今陇西）、漳县、伏羌、安定等处，“意在以有定制无定，以围兵作剿兵”①，“并严饬各将领据险扼堵”，一遇起义军便立即进攻。根据这一计划，赵倜所率之八营毅军及忠毅军统领马忠孝所率之五营马队，于5月27日进驻巩昌一带，与建威军统领吴炳鑫所部二千人会合；陶云鹤所率之北洋陆军第十五旅和另一个团，于6月1日分别进抵狄道、安定；焦大聚、金承荫所部由礼县经岷州西进，与提督马安良所部扼守河州东境及南境，防止起义军西趋青海；另调秦州之张联升旅扼守西津，防止起义军回走阶州。张广建准备亲赴狄道指挥。5月底6月初，“西路剿匪督办”陆建章所率之北洋军第十一、十三、十四等旅，先后抵达陕、甘边境驻防，陆建章坐镇西安指挥。
起义军自作出回豫决策后，即于5月末从洮州出发，经漳县、宁远趋秦州。前队由白朗率领，后队由李鸿宾、孙玉璋、尹老婆等率领。6月1日，后队进至漳县时，焦大聚、张联升、吴炳鑫所部分右、中、左三路前来阻截。左路吴炳鑫部先与起义军接战，焦大聚等部也相继赶到，实行夹击。起义军英勇抵抗，但因弹药不继，伤亡约二千人，马匹槍支丢失甚多，随即渡渭河东走。2日晨，又在宁远西北三十里之鸳鸯咀遭张联升部截击，部队分成两路，一路强行突破张部封锁与先过宁远之前队会合，东走伏羌，一路从小道越过宁远南之滩歌镇迂回东进，奔向秦州方向。两路会合后，再克秦州，并北渡渭河，于6月4日攻占秦安。起义军经过英勇作战，付出了相当的代价，终于粉碎了敌人的“洮岷圈制”计划，突破了敌人的第一道防线。
此时，陆建章已经以宝鸡为中心，将十一、十三、十四旅和石振声旅部署在北至长武、南至凤县一线，在陕甘地方武装配合下，作好了堵击起义军的准备。陆建章还下令川军司令彭光烈、二十五团团长王茂元加强阶州方向的防御，防止起义军南下入川；同时派十三旅二十六团步兵一营、骑兵一连，轻装兼程，由武功向麟游、灵台、崇信、华亭之小道间活动，随时准备追击起义军小鄙突围部队。当得悉起义军于6月7日进占秦安以东之清水县后，陆又令二十六团由崇信改道速赴宝鸡东河，令平凉护军使张行志加派步队一营驻守华亭，增派马队扼守张家川两侧；令凤县之二十五团严密扼守凤县至宝鸡一段隘口，从南北两翼加强宝鸡正面防御。
起义军攻破清水后，每昼夜急行军一百七十余里，直趋陕西宝鸡。而赵倜之尾追部队每昼夜行军一百四十余里，“已劳顿不堪任战”。这就便于起义军集中全力对付正面堵截之敌。6月9日，起义军在宝鸡以北五六里处，与张敬尧十一旅所属之夏文荣二十三团展开激战，突破该团防御阵地，越过宝鸡防线。起义军随即南渡渭河，进至郿县（今眉县）东南之青花镇附近。继又日行百余里，乘势东进，10日克盩厔13日逼近西安，后又南下进入子午镇一带山地。十四旅之何乃中团急赴该地堵截。起义军向该团发起猛攻，终于突破险关，转向孝义、镇安方向。6月14日，陆建章派出两路追击队伍：西路步队两营、马队一连，由子午谷跟踪追向镇安；东路步队两营、马队四百人，由大峪口绕赴商县。起义军继续兼程前进，于17日攻克镇安。至此，又突破了敌人重兵设防的第二道防线。
当起义军突破宝鸡防线后，陆建章急命几个主力旅转头东追，并要赵倜等速到西安商谈“追剿”计划；同时，致电袁世凯，请求增调部队，结果受到袁严厉斥责。袁还令其将未能堵住起义军的二十三团团长夏文荣等“从严参办”，以“振刷士气”。
起义军攻占镇安后，陆急忙向袁报告：东路已增派毅军三营，西路增派十一旅步队五营，分别由赵倜、张敬尧率领，于6月19日出发追击；张联升所部三营于21日由子午谷、孝义、蓝田之间的小道前进。起义军于21日进占山陽，直趋荆紫关后，陆又向袁报告赵倜的追军已于24日抵龙驹寨。当时，南陽镇守使吴庆桐见起义军日益接近豫省边境，也向袁世凯报告：在荆紫关只有田作霖的巡防队四营，最多只能另调两营加强该方向的防御。上述情况表明，当时尾追之敌，距起义军少则有一至两天，多则有三至四天的路程，正面堵截的兵力又相当薄弱，这就为起义军突破荆紫关防线提供了有利的条件。尽避袁世凯下令“万勿使匪逼近荆关”①，而起义军终于在6月下旬先后越过荆紫关防线，进至豫西地区。6月26日，宋老年等率起义军一部在陕豫边之富水关与刘镇华的镇嵩军恶战一昼夜后，从西坡一带各山口进入河南，30日返抵内乡县境，继又进入鲁山县的娘娘山。白朗则率主力数千人沿丹江东进，于29日越过荆紫关以北数十里之西坪，径赴鲁山山区。
起义军经连续苦战，先后突破岷洮、宝鸡、荆紫关三道防线，返回豫西地区，应该说是又一次重大的胜利。但在此时，起义军内部由农民的狭隘性而产生的宗派和乡土观念，迅速地泛滥起来，竟出现了不可克服的离心倾向。起义军一回河南，便分别由大小八头带着，多则上千人、数百人，少则数十人，漫无目的地各自返乡。另有不少战士请假探家，结果多数去而不返。
起义军的离散，给反动武装提供了各个击破的机会。袁世凯为了镇压分散的起义武装，不仅集中了河南赵倜的毅军、刘镇华的镇嵩军、张锡元师和成慎旅、田作霖的巡防营以及豫西的地主武装，还指令张敬尧旅和驻湖北的刘佐龙旅，总兵力二万余人，全力以赴，进行“搜剿”。他令各部“分派队伍扼守各处要口，另抽拨精锐支队，多购眼线侦探，随处分投搜捕”，“遇匪巢穴，酌量焚毁”②；对于“视匪如家人，视兵如仇仇”的地区，则“分驻重兵，清乡严洗”，实行灭绝人性的烧杀政策，迫使起义军“无巢可回，无地可居”①。北洋军与河南地方武装先在邓州、叶县、鲁山、宝丰、汝州等地进行围山“搜剿”，后又集中兵力“搜剿”分散活动在鲁、宝、郏、汝山区和裕、舞、泌山区的起义军。当地的地主武装，强迫群众摊款出丁，实行联防，进行“清乡”。过去起义军经常活动的娘娘山、檀木沟、老母庵、母猪峡等山区，虽然地势险峻，但回旅余地很校在重兵压境的情况下，分散活动于上述山区的小鄙起义武装，由于各自为战，互不协同配合，伤亡不断增加，粮弹日益减少，终于有的被击溃，有的“弃械藏匿，改装潜逃”，自行溃散了。
白朗返豫后，先率数百人于7月初在叶县西北的平顶山一带活动，7月8日，在鹅庄、新店遭敌截击，部队损失较大。继在鲁、宝、郏、叶诸县山区流动游击，后又率五六十人转移至宝丰、汝州两县交界的虎狼爬岭。8月8日，反动武装将该山层层包围，白朗率余部在山北三里寨凭险抵抗。“围剿”军进攻两昼夜，未能破寨，便集中炮火轰击。不少起义军战士负伤牺牲，鲜血染红了三里寨。在粮断水尽，子弹所剩无几的情况下，白朗决定率幸存的二三十人于黑夜突围。当行至南山坡时，与汝州民团百余人遭遇，白朗不幸中弹牺牲，余部各自星散。至此，这支曾使反动派惶恐不安的农民起义武装完全失败了。