在直罗镇战役中，红军派人送劝降信给东北军第109师师长牛元峰，牛元峰当众撕毁该信并说：“我受张副司令知遇之恩，若兵败投降，有什么脸面再见，决心以死报答。”

牛元峰后来也确实是没有率部投降红军，而是死在了战场上，他在最后时刻命令身边副官打死了他。牛元峰虽然是个硬骨头，但他拙劣的指挥能力无疑是葬送了东北军第109师的首要因素。

东北军第109师是张学良的主力部队，装备非常的精良：师部直属部队有通信连、卫兵连、骑兵连、炮兵连和辎重连，配置非常齐全，该师共下辖有3个团，每个团有3个营，团部有迫击炮连、平射炮连、通信排、每个营有步兵3个连、重机枪1个连，每个连有3个排，每排有轻机枪3挺。

原本第109师由第57军军长何柱国亲自兼任师长，实际由参谋长王肇治负责指挥。到了1934年夏，张学良把何柱国被调离第57军，空降自己的亲信牛元峰担任第109师师长，安排参谋长王肇治下去当团长。但牛元峰为掌握住部队，又把王肇治给排挤走了，牛的这个举动使得第109师上下对他都心怀不满。

而牛元峰本人长期从事后勤管理工作，最高只担任过营长，对于指挥师一级部队作战可以说是毫无经验。

当时第57军要从太白镇出发救援甘泉镇，为了安全起见大部分人主张要绕远路走南线，只有牛元峰一人不同意：“我主张走北线，部队早走晚主，怕什么？都这么胆小，还打什么仗。”

由于北线需要时间短，加上牛元峰自告奋勇当开路先锋，最终同意走这条路。在出发前，又临时给109师配属了1个团的兵力，增强该师的实力。

1935年10月20日，牛元峰指挥部队占领了直罗镇。他非常轻视红军，只是命令部队原地警戒，没有要求部队立即修筑防御工事，师直属部队和1个团驻扎在直罗镇内，2个团一南一北部署南北两侧的山上。又可能是为了把功劳独自揽下，又要求配属的那个团到后方归建。

21日凌晨4点，红军对第109师发起了进攻，毫无作战准备的第109师官兵立即陷入混乱，南北两侧的2个团很快土崩瓦解，中午都没有坚持到。当天下午，牛元峰带着残部500多人离开直罗镇，退守到了南面一个易守难攻的高地，上面还有个寨子。

这个高地红军竟然一时半会拿不下来，如果牛元峰早点安排部队围绕着这个高地重点布防，也不至于部队这么快就垮了。