長征是一次史無前例的、特別艱難的軍事行動。軍事領導與指揮者處於最重要的地位。所以，遵義會議關於變換領導人的決定除了總書記以洛代博之外，最為重要的就是軍事領導人的變換。張聞天擁護毛澤東擔任軍事指揮，從黃平橘林談話開始，為確立毛澤東在紅軍中的領導地位，作了不懈的努力。雖然其間不無即有不無小的曲折，但總的說來，張聞天與毛澤東在這一重大關鍵問題上是配合合作得很好的。
毛澤東在遵義會議上被選為常委。這時政治局常委共五人：張聞天、周恩來、毛澤東、博古、陳雲。在遵義會議前和遵義會議上，張聞天、王稼祥等提議恢複毛澤東的軍事領導權，但還沒有正式決定他參加軍事領導。遵義會議開完後的第二天，1月18日，又接著召開了政治局會議。會上常委進行分工，決定：「以澤東同志為恩來同志的軍事指揮上的幫助者」。陳云：《遵義政治局擴大會議傳達提綱》，見《遵義會議文獻》，人民出版社1985年版，第42頁。從此毛澤東又重新回到軍隊領導崗位，直接參与對中央紅軍的軍事指揮。
毛澤東參與紅軍的軍事指揮以後，中央紅軍根據敵情變化，採取了高度靈活機動的運動戰方針。部隊在扎西縮編以後，即執行「回兵黔北」的決策，揮師東進，在太平渡、二郎灘第二次渡過赤水河，向遵義進發。出敵不意，殺了一個回馬槍。
2月25日，中央紅軍攻克桐梓。途中經半天激戰，搶佔婁山關，於28日再取遵義城。這一仗，擊潰王家烈8個團，消滅吳奇偉2個師，繳獲槍支2000多，俘虜約3000人，是長征以來打的第一個大勝仗。毛澤東運動戰的戰法得勝，非常高興，在馬背上吟成一首詞：《憶秦娥·婁山關》，歌詠婁山關戰鬥的勝利，抒發由沉鬱轉為開朗的心情。詞云：
西風烈，
長空雁叫霜晨月。
霜晨月，
馬蹄聲碎，
喇叭聲咽。
雄關漫道真如鐵，
而今邁步從頭越。
從頭越，
蒼山如海，
殘陽如血。
中央紅軍上上下下歡欣鼓舞，充滿勝利的喜悅。軍委縱隊於3月初再次進入遵義城。
從作出「回兵黔北」的戰略決策，到二渡赤水取得婁山關大捷，中央紅軍取得的一個又一個勝利，使張聞天更加相信毛澤東的戰略戰術原則是正確的，更加佩服毛澤東的軍事指揮才能。他更加確信，毛澤東在前方指揮戰鬥更有勝利把握。在二占遵義以後，張聞天提議成立一個前敵司令部，請毛澤東到前方擔任前敵總指揮。據張聞天：《1943年延安整風筆記》。毛澤東1943年在一次中央會議上講話中也說「洛甫提議要我為前敵總指揮」。轉引自《遵義會議文獻》第134頁。
3月4日，中革軍委主席朱德和副主席周恩來、王稼祥簽發命令：「為加強和統一作戰起見，茲於此次戰役特設前敵司令部，委託朱德同志為前敵司令員，毛澤東同志為前敵政治委員。」引自《文獻和研究》1985年第1期載《遵義會議前後的四十一份軍事電報》。按紅軍中慣例，政治委員是黨在軍隊中的最高領導人，所以前敵政治委員習慣上稱為前敵總指揮。當年，前敵政治委員，實際上就是前敵總指揮。這一新的建置與任命，顯然是把前方機動靈活地指揮戰役的權力交給了毛澤東。不過，紅軍的整個軍事領導的體制並未改變，周恩來仍是軍事上下最後決心的負責者。
毛澤東就任前敵總指揮後，即隨前敵司令部離開遵義到達鴨溪、苟壩一帶。此後，王稼祥發些議論，經常要求中央開會討論軍事行動。張聞天鑒於博古過去領導缺乏民主，採納了王稼祥的意見，召集過幾次這樣的會議。據張聞天：《1943年延安整風筆記》。毛澤東1943年在一次中央會議上講話中也說：「在打鼓新場，洛甫每天要開二十八人的中央會議。」轉引自《遵義會議文獻》第134頁。張聞天那時不了解，日常的軍事指揮需要完全的集權。召開這種會議，對前方指揮者按軍情變化作出必要的專斷處置是會有妨礙的；而會上的爭論，更會擾亂前方指揮者的部署。
重大的爭論圍繞著要不要攻打打鼓新場打鼓新場，今貴州省金沙縣縣治，簡稱新場。的問題爆發了。
1935年3月10日1時，一軍團林彪、聶榮臻致電軍委，建議攻打打鼓新場。3月10日白天，張聞天即在鴨溪召開中央政治局擴大會議，討論要不要發動「打鼓新場戰鬥」問題。以下敘述這次會議的情況據：張聞天《1943年延安整風筆記》；周恩來：《黨的歷史教訓（節錄）》（1972年6月10日在黨中央召集的一次會議上講話的一部分，轉引自《遵義會議文獻》，第69頁）。到會的大多數同志都主張打，只有毛澤東堅持主張不打。毛澤東認為，紅軍12日才能趕到新場，那時滇軍也趕到那裡同黔軍會合，同時川軍可側擊紅軍，所以反對打。毛澤東說，不能打，打又是啃硬的，損失了部隊不值得，還是應該在運動戰中消滅敵人嘛。但他未能說服眾人，大家還是要打。會上爭持不下。毛澤東急了，以「去就前敵總指揮的職務力爭」。有人發言說：「少數服從多數，不幹就不幹。」張聞天主持會議，以一般地執行少數服從多數的民主制原則，作出了攻打打鼓新場的決定。毛澤東剛剛擔任前敵總指揮沒有幾天職務便被撤銷，前敵總指揮由彭德懷暫代。彭暫代毛一節，據張聞天在「文化大革命」中寫的《我的思想檢討》（1969年6月28日）、《關於反革命分子林彪的一點材料》（1972年3月28日）。
散會以後，毛澤東實在放心不下，深感攻打打鼓新場會給紅軍帶來極大損失。於是，連夜提著馬燈去找周恩來談，要他晚一點發攻擊的命令，再想一想。周恩來採納了毛澤東的意見。當晚21時以軍委名義發出電令，部隊在平家寨、楓香壩、花苗田地域集中，以便尋求新的機動。第二天一早，張聞天再次主持會議討論這個問題，毛、周把大家說服了。軍委即給一、三、五軍團發出《關於我軍不進攻新場的指令》。此事經過據周恩來：《黨的歷史教訓（節錄）》，見《遵義會議文獻》，人民出版社1985年版，第69頁。
這件事無論對於確立毛澤東的軍事領導地位，還是對於紅軍保持有生力量、保證作戰勝利，意義都十分重大。在毛澤東的記憶里留下很深的印象。二十多年後，毛澤東在1959年4月5日中共八屆七中全會上講「工作方法」的第一條「多謀善斷」時，還拿這件往事來做例子。他說：「比如苟壩會議，我先還有三票，後頭只有一票。我反對打打鼓新場，要到四川繞一個圈，全場都反對我。那個時候我不動搖，我說，要麼就聽我的，我要求你們聽我的，接受我的這個建議。如果你們不聽，我服從，沒有辦法。散會之後，我同恩來講，我說，不行，危險。他就動搖了。睡了一個晚上，第二天又開會，聽了我的了。」轉引自《毛澤東傳（1949—1976）》（下），中央文獻出版社2003年版，第940頁。
關於要不要攻打打鼓新場的爭論，最終按毛澤東的意見作出不打的正確結論，避免了軍事上可能造成的損失。事後，毛澤東向張聞天提議：成立一個新的「三人團」全權指揮軍事，成員為毛澤東、周恩來、王稼祥。張聞天很贊成毛澤東的這個提議。據張聞天：《1943年延安整風筆記》。關於打鼓新場戰鬥的爭論，說明還是毛澤東高明。從這件事，張聞天也認識到軍事指揮必須臨機決斷，經常開中央會議來決定，對軍事指揮不利。自己對打仗又是外行，成立新的「三人團」，毛王之間的矛盾可以由他們自己解決，也省去召集會議的麻煩。
3月12日，在苟壩附近，張聞天主持召開中央政治局會議，將成立新「三人團」的提議提交會議討論。會議決定：由周恩來、毛澤東、王稼祥組成新的「三人團」（又稱「三人軍事領導小組」）。成立三人軍事領導小組的時間、地點，據中共中央黨史資料徵集委員會《關於遵義政治局擴大會議若干情況的調查報告》所作考證的結論：「三人軍事小組是在1935年3月11日左右在貴州鴨溪、苟壩一帶成立的。」毛澤東在三十多年後談及此事時說：「後來搞了個三人團，團長是周恩來，團員一個是我，一個是王稼祥。」毛澤東1967年的一次談話。
至此，遵義會議變換領導的重要決策最終完成。毛澤東進入了當時最重要的軍事領導機構。這表明了毛澤東的正確主張進一步為全黨全軍所接受，毛澤東對中國革命戰爭的領導地位進一步確立。
新的「三人軍事領導小組」成立以後，中央紅軍的軍事行動在毛澤東指揮下，採取聲東擊西的戰略，大踏步進退，在雲貴川兜大圈子。3月16日至17日，紅軍在酒鄉茅台三渡赤水，再次入川，引得敵軍紛紛向川西調動。這時，紅軍又出敵不意地於3月21日至22日在太平渡、二郎灘四渡赤水。緊接著，紅軍南渡烏江，佯攻貴陽。正當雲南敵軍增援