馬彪任師長，
馬祿為第二旅旅長，第一旅旅長和第三旅旅長分別為馬元祥和馬秉忠。
馬祿旅到達定西，得悉第一旅旅長要在大操場處決六名逃兵，親率所屬團、營長到大操場，向馬元祥下跪求情： 鄉親們送子弟抗日，尕娃們遠離家鄉，有了錯要教育嘛！日本人的面還沒見，先殺自己人使不得。看在我們二旅的面情上，叫尕娃們到抗日前線立功贖罪！ 馬元祥接受勸告，對六名士兵鞭杖處理。
馬祿率第二旅先行到達陝西，即派出部分騎兵小隊由潼關北渡黃河，至晉南的芮城一帶，奇襲駐運城的日軍，保衛潼關安全。他奉命剿滅西荊公路龍駒寨一帶由日本浪人和漢奸參加的白蓮教匪徒，將千餘匪徒全部消滅。叛徒帶著日軍的一個中隊和偽軍千餘人，偷渡黃河侵佔了河防的七八個村寨，企圖奪取洛陽。馬祿旅和另一個旅向侵犯之敵展開進攻，擊斃日軍三四百人，偽軍和自衛隊近千人，收復各村寨。1939年春，馬祿部調往陝西耀縣後，馬步青騎五軍給馬祿增補兩個旅，組成暫編騎兵第二師，馬祿升任師長。
暫編騎兵第二師駐守北同官（今銅川）等地，與陝北八路軍長期對峙。馬祿根據國共合作的方針，為八路軍接濟糧食、彈藥，還先後接待了途經駐地返回延安的朱德、秦邦憲、林彪、賀龍等八路軍領導，表示了共同抗日的願望。
1940年馬祿部奉命開赴綏德駐防，兵至富縣東西茹子村時，被駐守該地的八路軍阻擋。八路軍領導機關派郭化若在洛川交口河與馬祿談判，向馬祿遞交周恩來信函一封，內容大意是：河西往事，上下人至今都未能釋然。要馬祿改道延川去綏德，以免發生誤會等。馬祿派中校參謀白慕真，攜函去延安晉見毛主席。馬祿信函大意是：我部奉命赴綏德，純為防禦日寇，對八路軍無敵意。河西往事已成歷史，今願團結抗日，為免卻衝突，接受貴軍建議改道前往等。在白慕真赴延安期間，馬祿報請西安戰區司令蔣眉文批准，取消開赴綏德的命令。白慕真離延安時，毛主席親筆題寫 抗日英雄 錦旗一面，贈送馬祿。這成為馬祿歷史中光彩的一頁。馬祿旅與八路軍的友好往來，受到蔣介石的懷疑，曾派員到馬祿部視察。馬步芳不久便解除了馬祿騎二師師長職務。
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