遵義會議結束後，中央紅軍兵分三路，紅一軍團為右路軍，紅三軍團為左路軍，紅九軍團和軍委縱隊為中路軍，向土城、赤水城方向前進，打算北渡赤水河，然後在宜賓和瀘州之間北渡長江，進入四川開闢新的根據地。
赤水縣的土城場（今貴州習水縣土城鎮）是一個傍河而建的小鎮。1935年時，這個鎮子和當時中國普通的西南小鎮沒有太大的差別。有著上百間木板房，錯落地沿著一條石板路一直延伸到赤水河邊。土城場很小，卻因鹽和酒而聞名。它的酒，幾乎和緊鄰的茅台鎮齊名；它又是川鹽入黔的一個重要碼頭，四川的鹽通過赤水河運到土城，再由鹽商僱傭苦力，背負著運銷黔北各地。赤水城在土城的北面，也緊臨著赤水河，離四川宜賓、瀘州、江津、重慶都不遠，過了赤水城往西北就是瀘州、宜賓。誰也未曾料到，土城會因一場關係紅軍命運的戰鬥載入史冊。
林彪率領的紅一軍團，大約有4000人，作為先頭部隊抵達土城。土城的黔軍，就是前面提到的雙槍兵，棄城而逃。林彪在土城稍作休息，就北上赤水城。蔣介石得知這一消息，急速調集兵力堵截，阻止紅軍渡過赤水進入川南。
林彪帶領紅軍戰士們到達赤水城外時，正是夜晚，從長征開始以來，戰士們沒有進過大點的城市，他們看見城內的電燈光都興奮不已。興奮並不代表能打勝仗。1月27日，一軍團在赤水城外和敵人周旋了一整天，絲毫沒有進展，他們打不進城內，而且還發現蔣介石調集了援兵。林彪不得已，27日連夜給主力部隊發去了赤水城久攻不下的消息。先頭部隊行動受挫，主力紅軍接連幾天也遭到一股敵人的追擊。
早在1933年秋天，紅軍就破獲了國民黨軍的電報密碼。此後一年多的時間內，紅軍輕易便能破譯上至蔣介石總統府，下至國民黨軍隊戰場師團長之間的電報內容。紅軍敢於在遵義停留12天，就是因為得到可靠情報，蔣介石圍攻遵義的部署尚未完成。
而在土城，情報卻出了差錯，使得紅軍確信他們遭遇的這股敵人是黔軍，一共4個團兵力，六七千人。
黔軍歷來羸弱不堪，一打即潰，否則林彪的先頭部隊也不會那麼容易進入土城——紅軍決策者們認為只要拖垮他們再收拾就行了。
在林彪於赤水城外同敵人僵持的同一天，也就是27日，紅軍主力來到土城郊外。彭德懷的紅三軍團、董振堂的紅五軍團部署在城鎮周圍。紅軍根據得到的敵情報告，決定第二天早上迎擊追兵，並把他們消滅掉。朱毛（朱德毛澤東）在游擊戰中學會了一套對付敵人的辦法：像貓捉老鼠一樣，跟敵人周旋，利用行動迅速靈活的優勢，拖住敵人，等到敵人疲乏，再出其不意地攻擊。這次他們以為和往常一樣，能夠迅速地制住這小股敵人，各個擊破，擺脫騷擾，等到先頭部隊林彪紅一軍團打通了赤水城的通道，就可以立即北渡赤水河人川南。
1月28日拂曉，長途行軍至土城的紅三軍團發起了對追兵的進攻。紅軍在土城以東的青棡坡搭建了臨時指揮所，此地視野開闊，可以環視四周，緊密地注意戰況。按照以前遭遇戰的經驗，對付王家烈的「雙槍兵」只需要幾個小時。可是一直打到上午10點鐘左右，敵人沒有任何被打垮的跡象，反而越戰越勇，戰場情況表明，與紅軍正面對峙的應該不是黔軍，而是另外一支軍隊。收到林彪前夜拍發的電報後，更證實了土城紅軍對敵情的判斷出現了嚴重失誤。
這股敵軍不是黔軍，而是川軍劉湘的精銳師；不是只有4個團，而是6個團，1萬餘人，而且還有後續部隊。蜀地自古多勇兵，此話不假。這支精銳部隊由郭勛祺做指揮官，他是劉湘一手提拔起來的心腹幹將，十分精明，狡猾能幹，被人稱作「郭貓子」。川軍裝備好，彈藥足，訓練有素，紀律嚴明，善於走山路，是名副其實的「山耗子」。他們早就佔據土城場的有利地形，以逸待勞，居高臨下的狙擊紅軍。
到了中午時分，紅軍指揮員們意識到他們正在進行一場危險的戰鬥，紅軍長途行軍，彈藥供應不足，不熟悉土城的環境，川軍又佔據了較高的山頭，紅軍被壓制在低處山腳，只能在火力的掩護下仰攻敵人。紅軍騎虎難下，以血肉為代價的幾次衝擊，僅僅奪得了敵人陣地前的小山頭和表面的工事，傷亡相當嚴重。
繼紅三軍團後，紅五軍團、紅軍幹部團、作為預備隊的紅一軍團二師也先後加入到戰爭中來。川軍其他部隊不斷向土城增援，合圍紅軍。就數量上來說，川軍人數比紅軍部署的戰鬥人員要多，差不多是二比一。紅軍確有一萬到一萬五千名左右的部隊在土城附近集結，但是不敢貿然參戰。因為蔣介石正結集重兵，中央軍（吳奇偉、周渾元、孫渡）和王家烈的黔軍都往土城趕來，另有一部川軍則沿長江布防，想將紅軍壓制於長江以南、黔江以東、烏江以北以西地區殲滅。
下午，土城戰鬥還在繼續，紅五軍團陣地被川軍攻佔，情勢不妙。林彪紅一軍團被通知從赤水城回援青棡坡。林彪前夜已經下令部隊停止進攻，他在土城以北大約30公里的地方等待命令，雖然半天急行軍能夠到達青棡坡增援紅三軍團，但是他最早也要天黑才能趕到。
紅軍遇到了湘江戰役以後又一個生死攸關的戰局，紅軍總司令朱德要求親自上前線。古人有云：「運籌帷幄之中，決勝千里之外。」——高級軍事指揮官一般情況下不會親臨前線，除非戰況非常緊急，動一發而牽動全局。朱德此時已經顧不得自身的安危，堅持要上火線。
紅軍其他領導人遲遲不肯同意朱德的請求，危險太大，萬一犧牲一個優秀的軍事指揮官，對紅軍來說得不償失。朱德卻把帽子一脫，滿不在乎。此時，朱德考慮的不是個人安全，而是整個紅軍隊伍的安危，只要遵義會議能夠開闢出一個新的天地來，區區一個朱德何足掛齒呢？況且敵人的子彈是打不中我朱德的。朱德總是這樣的樂觀，紅軍的許多官兵也像他一樣充滿樂觀的情緒去克服暫時的困難。朱德離開總司令部上前線督戰，博古（此時他名義上仍舊是中央的最高領導人）、周恩來、張聞天、王稼祥、毛澤東以及軍委縱隊的部分指戰員，都來送朱德上前線。但是總司令親赴前沿，並不能改變戰事的敗局。紅軍彈藥不足，基本上沒有重型武器，唯有兩門倖存下來的克虜伯炮，炮兵連的紅軍抬著它們渡瀟水、闖湘江、過烏江帶到土城。戰鬥中，朱德使用了其中的一門炮，開炮轟擊充作急先鋒的川軍教導旅，將僅剩下的三發炮彈打完。後來朱德下令把炮扔進了赤水河。紅軍的傷亡越來越大，到了傍晚，戰鬥仍舊在繼續。這絕不是一次普通的戰鬥。如果僵持下去，敵人聚集的軍隊越來越多，紅軍很可能被合圍殲滅。
軍事委員會迫不得已，召開了緊急會議，這是長征過程中紅軍召開的唯一一次緊急會議。會議決定黃昏時分停止戰鬥，取消攻下土城北渡赤水河的計畫，改由土城附近撤退，西渡赤水河，這就是大家所熟悉的一渡赤水。湘江戰役之後，紅軍剩下了3萬餘人，土城戰役，紅軍又損失了約4000人。