中央紅軍突破湘江之後，進入到廣西北部的西延山區。敵人也判斷出我軍將由西延山區去湘西，與紅二、六軍團會合的戰略意圖，立即調整部屬。12月2日，何鍵將五路追剿軍改組為兩個兵團，第一兵團司令劉建緒，轄原第一、第四、第五路及李覺的十九師；第二兵團司令薛岳，轄原第二、第三路的部隊。12月5日，中央紅軍沿著崎嶇難行的西延、龍勝山區疾進，於11日佔領通道縣城。此時，桂敵一部緊緊從我軍側後逼了上來，何鍵重組的兩個兵團也已進至城步、綏寧、靖縣、洪江等地，趕築工事，張網以待。我軍經兩月連續行軍作戰，極度疲勞，戰鬥力大為削弱。在這種情況下，我軍如仍北出湘西，勢必將與嚴陣以待的敵人撞個正著，會有全軍覆沒的危險。可是，博古、李德等人卻不顧當時的嚴重形勢，一味堅持同紅二、六軍團會合的原定計畫。
12月14日，紅一軍團攻佔黎平縣城。在此期間，中革軍委為充實作戰部隊，撤消了紅八軍團建制，所部全部編入紅五軍團，五軍團參謀長劉伯承調回軍委，同時任命五軍團十三師師長陳伯鈞接任軍團參謀長，曾日三任軍團政治部主任。
12月18日，在黎平召開了中央紅軍長征以來的首次中共中央政治局會議。參加會議的有：博古、李德、周恩來、張聞天、朱德、毛澤東、王稼祥等。會議經過激烈的爭論，肯定了毛澤東提出「西進貴州」的正確主張。並對博古、李德等人堅持的「入黔東，與紅二、六軍團會合」行動方針進行了批評說服。
1935年1月3日，紅軍成功突破了烏江天險。7日，攻佔遵義城。1月15日至17日，中共中央政治局擴大會議在遵義原黔軍2師師長柏輝章的公館裡召開，這就是著名的遵義會議。此次會議的召開，經過了一個長期而緊張醞釀的過程。在這一過程當中，毛澤東始終起了主導和決定性的作用。這次會議結束了王明「左」傾冒險主義在中共中央的統治，確立了毛澤東同志在全黨全軍的領導地位，開始形成了以毛澤東為核心的領導集體，在革命的緊要關頭，挽救了黨，挽救了紅軍，挽救了中國革命，使中國革命的航船重新駛到了正確的航道上來，遵義會議是中國革命中偉大的歷史轉折。
會議結束不久，陳雲同志受黨中央的委託，來到紅五軍團傳達遵義會議精神，五軍團廣大幹部、戰士在細雨中靜靜聆聽。董振堂因在黨內沒有領導職務，沒有出席此次會議，當聽完陳雲的傳達報告後，欣慰地講道：「好！這下好啦，咱們紅軍有救了！」同一天，中革軍委頒布整編命令，全軍進行縮編。紅一軍團縮編為二個師六個團，紅三軍團縮編為四個團，紅九軍團編為三個團。紅五軍團撤銷師級機關，全軍縮編為三個團（即第三十七、三十八、三十九團），全軍團不足6000人。部隊整編後，戰鬥連隊得到充實，機動性和戰鬥力大為增強。
中央紅軍重返黔北後，為擺脫被動局面，毛澤東決心在此打一次大仗，根據敵情，他果斷決定：以紅五軍團在北面的良村、雙龍場一帶阻擊四川追敵；以紅一、三軍團和幹部團奪取桐梓、婁山關，重占遵義城。
實施這次戰役的關鍵是——擔負後衛的紅五軍團能否頂住北面的強敵。接到命令後，董振堂與政委李卓然、參謀長陳伯鈞仔細商酌，決定由三十七團去完成這一艱巨任務，同時還決定軍團宣傳部長張際春帶一部電台下到團里。由於時間緊迫，張繼春立刻出發，終於在良村一帶追上了正在急行軍中的三十七團。張際春就在行軍途中向團長李屏仁、政委謝良傳達了軍委的指示。
當聽到主力紅軍準備在婁山關和遵義打大仗，而且是毛主席親自指揮，李屏仁、謝良他們高興地說道：「行呵！咱們這回可以打勝仗了。」於是部隊邊行軍邊宣傳，戰士們的情緒空前高漲，對完成這一艱巨任務充滿信心。
當部隊進入指定位置不久，四川軍閥劉湘裝備精良的教導師就開過來了。戰鬥一打響，敵人就分四、五路向紅軍發起猛攻。紅三十七團沉著應戰，以運動防禦的手段，很穩健的牽著敵人的鼻子，邊打邊退。第三天一大早，敵呈數路又開始了進攻，三十七團憑藉有利地形，將敵人打退，在反衝鋒時還抓回來幾名俘虜。送到團部一審問，才得知敵人的兵力竟是三個旅九個團。在以後的作戰中，三十七團採取聲東擊西的戰法，逐步將敵人引到溫水方向。當敵人獲知前方的紅軍僅有一團兵力時，已經是第七天了。這七天中，紅三十七團在北線牢牢牽制住了強敵，勝利完成了任務，隨後他們巧妙擺脫掉敵人，於三日後歸還建制。主力紅軍也正是利用這段時間，勝利實施了遵義戰役。
在三十七團調動敵人的第二天，紅五軍團主力在董振堂的率領下，與紅九軍團並肩作戰，在桐梓西北地區遲滯趕來的川軍，紅一方面軍主力則集中南取婁山關。25日拂曉時分，紅三軍團第十三團從北向南對婁山關之黔軍發動猛烈進攻。經過激戰，於當日晚攻佔婁山關，控制了制高點——點金山。敵人為奪回失去的陣地，調集約6個團的兵力，組織多次反撲，均被紅軍擊退。接著，紅一、紅三軍團在彭德懷、楊尚昆統一指揮下，以一部兵力從正面鉗制敵人，集中力量分別從兩翼向敵人後方的黑神廟、板橋迂迴，殲敵一部，余敵如驚弓之鳥，倉皇奪路南逃。婁山關戰鬥後，紅一、紅三軍團又乘勝向遵義方向追擊。26日，紅三軍團在董公寺、高坪、大橋等地擊潰黔軍第六、第十五、第九團的攔阻。接著，於26日在遵義城西北的石子鋪等地，又將敵第一、第五、第八團擊潰，進到遵義城下。黔軍殘部退入遵義城，固守待援。是日黃昏，紅一、紅三軍團不顧疲勞，奮力發起攻城戰鬥，經一個多小時激戰，佔領遵義新城，王家烈慌忙率黔軍第一、第六團棄城向南潰逃。29日凌晨，紅三軍團經四小時激戰，重占遵義城，並控制了城南的紅花崗、老鴉山一線高地。敵人為奪回遵義，瘋狂反撲，命各路追兵急馳遵義增援。敵吳奇偉縱隊第九十三師已進入忠庄鋪，一部前進到遵義城南2.5公里的洛江橋；第五十九師已進至新站，正向忠在鋪開進，企圖向遵義進行反攻。其部署是：以第五十九師第五五三、第五五八團和第九十三師一個團主攻，經桃溪寺向遵義城南之紅花崗、老鴉山攻擊；黔軍兩個團由忠庄鋪向北攻擊，配合第五十九師行動；第九十三師主力和第五十九師第五五五團在忠在鋪地區為預備隊。28日14時許，吳奇偉以一個團攻佔紅軍紅花崗陣地受挫後，將主力轉向老鴉山，經過激戰，攻佔該山制高點。但黔軍因屢遭紅軍打擊，畏縮不前。中央紅軍乘吳奇偉部孤軍冒進，黔軍畏縮不前，尾追川軍又被阻於桐梓以北地區的有利時機，即遵照中革軍委的命令，以紅一軍團主力從水師壩突破黔軍陣地直插忠庄鋪吳奇偉之指揮部，求殲該敵。這一出敵意外的打擊，使王家烈狼狽不堪地逃往打鼓新場；吳奇偉倉促率殘部約1個團急急如漏網之魚向懶板凳方向逃竄。紅一軍團當即派第二師奮力猛追，並以一部取捷徑先敵佔領懶板凳，主力插至烏江岸邊，斷敵之退路。吳奇偉唯恐被活捉，率殘部先逃過烏江。他為保自己性命，不顧三軍死活，立即砍斷浮橋，致使尚未過江的1000餘人和大批輜重物資均被紅軍俘獲。滯留在老鴉山地區的第五十九師聞風喪膽，轉入防禦。黃昏，紅軍幹部團投入戰鬥，配合紅三軍團奪回老鴉山制高點，殲敵大部，殘敵向八里水、鴨溪方向倉皇逃遁。至此，遵義之戰全部勝利結束。
是役，中央紅軍在5天之內，二渡赤水，再取桐梓，攻佔婁山關，復克遵義城，共殲滅和擊潰敵人2個師又8個團，斃傷敵2400餘人，俘敵3000餘人，繳獲大批軍用物資，使紅軍得到及時補充，並取得短期休息的機會，紅五軍團在此役中功不可沒。
二渡赤水，回師黔北，是在毛澤東等指揮下，發揮紅軍運動戰的優勢，取得了長征以來最大的一次勝利。這一勝利，極大地鼓舞了全軍的土氣，狠狠地打擊了國民黨軍特別是蔣介石嫡系部隊的囂張氣焰，為中國工農紅軍在戰略上轉入主動、擺脫被動局面奠定了基礎。
在毛澤東的正確領導下，中央紅軍成功地把十幾萬國民黨追剿軍甩在了身後。這期間，部隊在貴州北部的山區中疾進時，曾發生了一個真實感人的故事。政治保衛局局長鄧發同志的妻子陳慧清懷孕八個月，在通過一個山口時，肚子劇痛即將分娩。部隊只好停下來，將她抬到一個草棚里，準備接生。恰在此時，後面傳來激烈的槍聲，董必武同志焦急地守在草棚外面，休養連侯連長匆匆趕過來報告：「後面發現敵人追兵，五軍團的同志已經展開阻擊，還有，就是……」侯連長焦急地望了望草棚，對董老說到：「陳惠清同志難產，一時恐怕生不下來，怎麼辦？」董必武咬咬牙，吩咐侯連長：「通知五軍團董振堂，這裡在生孩子，請他無論如何要頂住敵人。」
接到通知，董振堂叫來三十九團團長吳克華，命令他：「後面在生孩子，生孩子需要多長時間，你就給我頂多長時間！」吳克華二話沒說，帶著三十九團官兵與敵人展開了