在东路西军和地主民团围攻灵州城的同时，另一支东路西军和民团乘数十只船筏沿黄河而下，直扑横城。西军进抵横城后，首先占据黄河横城渡口两岸，切断横城与宁夏府城和灵州城的通道，然后将驻守横城的高士秀所部民军包围，并以猛烈的炮火发动进攻。民军在高士秀的指挥下，积极加强防守。横城虽有民军近千人，但多是临时组织起来的未经训练的群众，临战时多有逃散；民军武器除有少部分开花炮和来复枪外，大多是大刀长矛，武器低劣。由于敌我力量相差悬殊，高士秀率部奋战两日后，决定弃守横城，突破重围，率民军到金积、吴忠等地阻击西军。后又转战于花马池（今盐池县境），拟向陕北民军靠拢。在花马池，遭到花马池清军守备赵玉秀和千总刘怀芝的阻击，高士秀指挥民军将其彻底击溃，率领民军转移到陕北三边一带。
高士秀到三边地区不久，便接到宁夏革命军政府的命令，着其率部北上伊克昭盟罗布台，接应宁夏民军。于是高士秀率所部民军北上，向鄂尔多斯进发。当高士秀到达距罗布台尚有150多公里的拉僧庙时，得知刘华堂已全军覆没。原来，在刘华堂到达罗布台之前，陕西巡抚升允、宁夏满营将军台布已抢先派前清蒙古钦差诚寿到罗布台，勾结当地蒙古王公贵族，纠集蒙兵1000余人，暗地分散埋伏，袭击刘华堂部。宁夏民军猝不及防，虽奋力抗击，但终因寡不敌众，包括刘华堂在内的民军多遭杀害，剩下的已溃不成军。高士秀遂率部返回陕北。
在陕北，高士秀接受了民国陕西军政府陕北招讨使井勿慕的领导。1914年，马福祥被任命为宁夏护军使以后，曾以主要力量扑灭包括高士秀在内的活动于内蒙古河套地区、陕西北部和甘肃东部的各种“独立队“”杆子队”，以巩固其统治地盘。在此期间，高士秀曾联络绥远地方武装、环县民团和各地哥老会组织，多次兴兵攻打宁夏，均遭失败。袁世凯称帝时，高士秀和陕北革命党人一起，通电拥护云南护国军讨袁之举，并致力于反袁、反马的武装斗争。1916年底，袁世凯死后，高士秀利用所立假皇帝“达尔六吉”①发布“诏令”，联合蒙古诸部，发动乌兰脑包之战。大挫绥军之后，又西渡黄河，进占磴口。1917年3月，高士秀召集各部首领，决定分兵三路攻打宁夏，后失败，再度退往陕北。假皇帝“达尔六吉”被马福祥处决。
1924年冬，高士秀到北京与辛亥革命领导人秘密会合，支持冯玉祥发动北京政变，联合通电请孙中山北上主持政局。1926年9月，他拥护冯玉祥五原誓师，任国民军中将骑兵师长，参加了于右任领导的北伐救陕战争。蒋介石叛变革命后，他拥护著名爱国民主人士杜斌丞等人倡导的“陕甘联合，回汉一家，打通新疆，反蒋救国”的政治主张。抗日战争前后，他在榆林坚决拥护“国共合作，团结抗日”的正义行动。1938年，第二十一集团军总司令兼晋绥陕边区总司令邓宝珊委任高士秀为中将总参议。在晚年的岁月里，井岳秀、冯玉祥、杨虎城、孙殿英等人虽然委任过高士秀一些响亮的头衔，但终因部众离散，势力有限而无所作为，只能长期蛰居于山西汾阳和陕北榆林。1941年12月，高士秀在榆林病逝，终年66岁，葬于城南金刚寺后。葬礼由邓宝珊主持。其墓碑上刻：国民革命军陆军中将骑兵师长高士秀将军之墓。
