同日，中革军委电令中央红军各军团“迅速向赤水及其附近地域集中，以便争取渡过赤水的先机，在必要时并便于在赤水以东地域与追击和截击的敌人一路进行决战。”与此同时，致电红四方面军，令其以主力向西线进攻；红二、红六军团积极活动，牵制和分散敌人兵力，配合中央红军的行动。

为迷惑敌人，中央红军一面放出“红军将攻綦江、重庆”的“谣言”，一面遵照中革军委命令，分三路向赤水方向疾进。

1月26日，红一军团即向赤水城进发。但当红一师前进到离赤水城15公里的黄陂洞时，与川军遭遇，陷入敌人三面包围之中。同一天，红二师也在距赤水城十公里的复兴场与川军展开激战，敌增援部队赶来后，又展开肉搏战。与此同时，川军援军赶来。中革军委为击破追堵，决定集中主力围歼川军郭勋祺部先头四个团，以保障红军下一步顺利北渡长江。

28日晨，在彭德怀、杨尚昆的统一指挥下，红三、红五军团及干部团向川军郭勋祺旅、潘佐旅各三个团发起进攻，红一军团一部也投入战斗，至双方展开肉搏。经过激战，红军虽给敌军以重大杀伤，但战至黄昏仍未能全歼，双方形成对峙。

此时，敌后续部队迅速增援，形势对红军越来越不利。为扭转局势，中革军委主席朱德亲自到前线指挥作战。

当晚，中央政治局和中革军委召开紧急会议，鉴于进占赤水城、北渡长江的计划未能实现，根据毛泽东的意见，果断改变由赤水北上渡江的计划，决定立即撤出战斗，西渡赤水河，再相机北渡长江。

29日3时，中革军委发出西渡赤水河的命令，宣布“我野战军拟于29日拂晓前脱离接触之敌，西渡赤水河向古蔺南部前进”，并规定各军团的行动路线和渡河点。

29日凌晨，中央红军分为左中右三路纵队，开始西渡赤水河。为掩护红一军团渡河，红二师第四团与川军展开激战，虽然损失惨重，但胜利完成阻击任务。

中央红军西渡赤水河后，引起敌人恐慌。蒋介石急令川军倾全力加强长江沿岸的防务，并规定金沙江上起滩头下至宜宾，长江上至宜宾下达江津，沿江北岸均“赶筑工事，并于各要点构筑碉堡”；在宜宾至江津段，以军舰及装甲商船日夜“游弋江面”，严防红军“偷渡”。

后来，蒋介石又重新调整部署，将“追剿”军第一兵团改为第一路军，何键为总司令，以防止中央红军东进；主力留湘西“围剿”红二、红六军团。第二路军由“追剿”军第二兵团和滇军、黔军组成，龙云为总司令，薛岳为前线总指挥，下辖吴奇伟、周浑元、孙渡、王家烈四个纵队，企图在川军协同下，围歼中央红军。

在此期间，中央红军与尾追之敌发生激战。2月3日晚，中革军委电令各军团迅速改向川、滇、黔三省交界分水岭等地集结。2月5日，军委纵队到达云南威信县水田寨附近叫做鸡鸣三省的地方。

在刘英记述的《难忘的三百六十九天》一文中这样记载，中央政治局常委分工时，由张闻天代替博古在党内“负总的责任”。当时，中央政治局候补委员凯丰在背后叫博古不要交“权”，博古没有听，他服从政治局多数人的决定，把几副装有中央重要文件、记录、印章的挑子交给张闻天。从此，就开始了张闻天在党内“负总责”的时期。

2月7日，军委纵队到达大河滩。在这里，中共中央毅然决定暂缓执行北渡长江计划，改取“以川、滇、黔边境为发展地区，以战斗的胜利来开展局面，并争取由黔西向东的有利发展”。是日，中革军委按照中央的决定，命令各军团迅速脱离川敌，向滇境镇雄（后改到扎西，即今威信）集中。

2月8日，中共中央政治局召开会议，通过张闻天根据遵义会议精神起草的《中共中央关于对敌人五次“围剿”的总结决议》，即《遵义会议决议》。

2月10日，军委纵队召开干部会议，张闻天作《五次反“围剿”的总结和目前任务》报告。这是第一次传达遵义会议精神，干部们在细雨中聚精会神地听着。

对于当时的情景，李维汉后来在《回忆与研究》里说：“听完传达后，我才知道遵义会议揭发和批评了第五次反‘围剿’和长征以来中央在军事领导上的单纯防御路线的错误，批评了博古为第五次反‘围剿’失败进行辩解的错误，肯定了毛泽东的积极防御的军事路线，通过了关于反对敌人五次‘围剿’的总结决议。毛泽东被选为政治局常委……”