大革命失败后，在毛泽东等工农武装割据思想的指导下，红军和革命根据地日趋发展起来。与此同时，党在国统区的组织和群众工作也得到很大恢复和发展。1939年5月，中原大战爆发，客观形势十分有利于革命力量的发展。
彭德怀按照中共中央的计划和指示，率红五军主力再次重返湘鄂赣根据地，进一步推动了根据地的恢复与发展。5月6日，在平江东南两乡赤卫队配合下，红五军攻克平江县城，歼灭余贤立1个团以及长沙县前来支援的两个挨户团队，缴获枪支1000多。随后，湘鄂赣独立团扩编为独立师，师长邱为民。为扩大战果，红五军主动退出平江县城，沿着江西修水向鄂东南一带发展。6月初，中央指示红五军军委在湖北大冶刘仁八召开扩大会议，将红五军第五纵队扩编为红八军，李灿（后为何长工）任军长，邓乾元任政委。红五军军长邓萍，党代表张纯清。不久，红五军、红八军整编为中国工农红军第三军团，彭德怀任军团前委书记兼总指挥，滕代远为政治委员，邓萍为参谋长，袁国平为政治部主任，整个军团1.7万余人。
在此期间，蒋冯阎大战正酣。李宗仁、黄绍竑、白崇禧、张发奎等人为配合中原战局，在广西纠集3万多人向湖南、湖北挺进，试图与冯阎在中原一带会师，与蒋介石集团抗衡。当时，湘军有4个师2个旅的兵力，但是何键却脚踏两只船，一直企图在两强的夹缝中自保。所以，一直到战争打响，何键仍然是犹豫不决。既然主帅举棋不定，部下当然不会卖力，再加上对张桂联军进攻湖南问题估计不足，使得湘省兵力分散，军界毫无准备。在张桂联军的强力进攻下，湘军步步退却，连连失败。
新军阀间的大混战激化了国内的各种矛盾，同时也削弱了何键在湖南的统治基础，从而给革命力量的发展制造了有利条件。尤其值得强调的是，何键在蒋介石派出的3个师共40个团的援湘军支持下，开始对张桂联军进行反击，何键的4路军主力为追击张桂联军开往湘南，进入广西境内，所以当时防守长沙的主力只有王东原、罗树甲两个旅，这为红三军团进攻长沙创造了有利条件
在这种情况下，李立三于6月11日主持召开中央政治局会议通过了《新的革命高潮与一省或数省的首先胜利》决议案。不久，制定了以武汉为中心的全国总暴动和集中红军进攻中心城市的计划，命令各路红军攻打长沙、南昌、九江、武汉。
接到中央令红三军团攻打武汉的指示后，彭德怀客观分析了敌我力量的对比情况，大胆提出了一个不同的作战方案：首先消灭鄂东南6县的地主武装，广泛发动群众，建立政权，扩大红军力量，然后攻占岳州为后方，以此作为攻打武昌的实际准备。按照既定方案，红三军团一面放风说要进攻武汉，并派兵进占金中、鄂城，引诱钱大钧部从岳州向武昌运输部队；一面将鄂东南6县的地主武装击溃，为进攻岳州做好充分准各。7月2日，红三军团占领城陵矶。次日凌晨，红五军向岳阳城发起进攻，红八军组织一个小分队从北门搭梯子爬上城墙，用机枪向城内扫射，主力部队则乘机攻进城内，迫使守敌撤退到洞庭湖的君山。对红军攻占岳州的消息，国民党反动派感到十分惊恐，匆忙调集军队从南北两路进行反扑。为避免与优势敌人发生激战，红三军团于5日撤出岳州，重新返回平江县城。随后，红三军团前委、湘鄂赣边特委召开紧急联席会议，讨论决定乘虚攻打长沙，并组织成立了湘鄂赣边工农兵军事暴动委员会，赖汝樵为总指挥。随即，各县农民武装火速向平江一带集结。22日，数万军民在平江天岳书院操坪举行纪念平江起义两周年暨进攻长沙誓师大会。
何键听到红军在平江誓师的消息后，连忙派十五师危宿钟部、十九师罗树甲旅共4个旅的兵力直扑过来。25日，红军在双江口设立埋伏圈，将来犯之敌击溃。次日，又突破了敌人的金井防线。这次战斗十分激烈，彭德怀、何长工等红军指挥员多次发起猛烈进攻，双方都有很大伤亡。当时，中共平江县委竭尽全力支援前线，全县组织赤卫军12个团，随军到战场一线救护伤员，同时还组织了慰劳队，把粮食、解暑汤、凉药等物品送到前线，极大地鼓舞了指战员的士气。在战斗处于胶着状态的情况下，湘赣独立师师长邱训民带领3个连机智地潜入敌人的阵地，抢夺敌人的一挺机枪，对准敌人扫射，敌军一下乱了阵脚，红军、赤卫团发起冲锋，将其击溃。危宿钟一面向何键告急，一面收拾残部退守木杉港一带。
接到告急电报，何键在电令入桂湘军回援长沙的同时，严令长沙市公安局、长沙县招集民夫沿浏阳河构筑工事，并指示危宿钟、王东原率部分段固守。为彻底打击敌人，彭德怀命令部队跟踪追击。27日，敌军陶柳团的两个营、独立第九旅吴燮周团、徐传书团各一个营前来进行增援。为不给敌人以喘息之机，红军于清晨发起进攻，前线总指挥陈毅安率领敢死队从杉木港渡河，顺利突破敌军七里巷据点，红军大队则发起全面进攻，部分红军在当地群众帮助下架起浮桥渡河，其余从浏阳河河水比较浅的地段徒步过河，从四面八方冲进敌军阵地。下午，敌军退守长沙东南郊的杨家山、陈家垅、烂泥冲一带。而此时入桂湘军回援长沙的先头部队还远在衡阳，此时的长沙城防已经是危若累卵。为稳定军心，何键一再命令部属不准搬迁家眷，不准各机关做任何的搬迁准各。为避免引起民心大乱，还坚决不运军火出城。七里巷失守后，何键不得不亲自出马，率卫队督战，可是并未能挽回失败的命运。黄昏，红军先遣队伍占领小吴门、浏阳门。晚上9时许，红军攻克长沙城。何键的一部分军队仓皇逃往河西，一部分退到了易家湾，他本人也只带了随从逃往沅江。
占领长沙后，红军一举捣毁国民党省政府、省法院等机关，解救出数千被关押的共产党员和群众。此时，各团体迅速开展工作，创办了《红军日报》、《苏维埃日报》，发布了《告群众书》，因此人心大安。29日下午，10万工农群众举行隆重集会，热烈庆祝红军入城。30日，湖南省苏维埃政府成立，主席李立三（王首道代理），委员包括彭德怀、李宗白、杨幼麟等13人。随后，苏维埃政府颁布《暂行劳动法》、《暂行土地法》、《暂行婚姻法》。为了镇压叛徒和反革命分子，苏维埃组建肃反总司令部，处决了出卖郭亮的叛徒苏先俊。另外还组织了没收委员会，召集郊区农民代表研究如何分田，用革命手段平抑物价，如何向巨商大贾筹款30万元等问题。红军占领长沙城引起了国民党反动派的分化，湖南的反何势力纷纷指责何键无能。
国民党反动派并不甘心失败，何键调集所有部队疯狂反扑，武汉行营主任何应钦则奉命派出军队、军舰、飞机援助何键。在当局的要求下，帝国主义的军舰也相继进入湘江耀武扬威。随后，何键在英、美、日等帝国主义舰艇掩护下，强渡湘江，从南、北两路向长沙城发起猛烈进攻。鉴于形势严重，红三军团在黄土岭、阿弥岭等地顽强杀伤大量敌兵后，于8月5日主动撤离长沙。
何键进占长沙后，部署重兵追击红军。敌军戴斗垣旅进驻浏阳文家市，企图伺机袭击红军。此时，恰逢朱德、毛泽东率红一军团从赣西向湖南支援红三军团，到了万载一带他们才获悉红三军团的活动详情。于是，大家一致决定围歼戴旅。计划已定，红一军团火速向文家市进发，把戴旅的4个团紧紧围困。戴斗垣命令田应棠团、徐传书团的大部分扼守文家市后山的高地，刘翼经团、徐传书团的一部分扼守文家市前方与河面，吴燮周团扼守孙家塅的大道，企图负隅顽抗到底。红一军团在当地游击队、群众的密切配合下，猛烈地向敌军发起攻击，与敌展开生死搏斗。红十二军军长罗炳辉率部队从孙家塅袭击敌后方，此举很快奏效。随后，红军大队乘势猛烈攻击，将敌军打得落花流水，从而取得了战役的胜利。此战先后歼敌3个整团外加1个营，包括纵队司令兼旅长戴斗垣及连以上军官30余名，俘敌1000多人。
撤离长沙后不久，红军再次接到中央要求进攻长沙的命令。当时，毛泽东等人对形势的估计是比较乐观的。8月19日，毛泽东在黄茅写给中央的报告中说，红军决定去浏阳阻击敌人，直取长沙，由株萍路回师袭击赣敌，夺取吉安，再回南浔，进攻武汉。23日，红三军团与红一军团在浏阳永和市会合，组成红一方面军，计4万余人，总政委和党的总前委书记毛泽东，总司令朱德。次日，总前委根据中央意图作出了第二次进攻长沙的决定。对于占领长沙并进一步迎接革命高潮，毛泽东等充满信心，他在给赣西南特委并转陈毅、伍中豪的信中认为，红军明日向长沙前进，大约经一度激战即可占领长沙。为此，他要求赣西南预备军在信到半月内选1万人到长沙，信到1个月内再选送2万人到长沙，并希望中央指示夺取武汉的意见，准备组织政权机关及红军总司令部。28日，红一方面军在浏阳镇头发布向长沙近郊推进的命令，红军大队陆续向长沙开拔。
这时的长沙城已经今非昔比。何键因丢失长沙而遭到各方指责，极力想挽回颜面。所以，红军撤离长沙后不久，他就拼命加强长沙的防务建设，从南郊猴子石至北郊的捞刀河一线分别用巨型鹿砦、密布的竹钉、高大的电网修筑了3道封锁线，并派大批敌军把守。这些，无疑都增加了红军攻城的难度。
8月30日，红军发起了猛烈的攻坚战。红一军团集中于雨花亭、乌梅岭一带，红三军团集中于杨家岭、五里牌、湖迹渡一带，与敌军展开激烈战斗。为突破敌人工事，红军战士多次组织敢死队乘夜冲入敌阵。为了攻破敌人的电网，部队采用了最古老的火牛阵战法，在几百头水牛的尾巴上浇上汽油，接上鞭炮，点上火后，使牛冲向敌人的阵地。但是，这些都未能实现大的突破。
9月1日，红一方面军决定发动全线总攻。3日凌晨，总攻开始。红军运用且战且退，引诱敌人脱离工事再歼灭的战术。消灭敌军有生力量。彭德怀亲率五、八两军向圭塘、刘家冲进攻，迷惑敌军向乌梅岭、陈家堆一带移动，敌军中计，纷纷脱离工事追击红军。陈光中旅则从观音渡强行占领大托铺，陶广师同时开进石马铺、洞井铺一带。于是，红军将士火速发起反击。彭德怀率红三军团乘陶广师与其右翼独立第七旅失去联络的机会，向陶广师发起猛烈进攻。朱德率红一军团第六纵队亦与陈光中旅在林家嘴、杨家冲一带激战。双方部队你中有我，我中有你，红军将士奋勇杀敌，多次与敌展开肉搏战。这一仗，红军重创陶广师和陈光中旅。经此教训，敌人龟缩在阵地内，再也不出来。而红军则因为缺少强大的炮火支援，难以开展有效攻击。9月4日起，双方陷入对峙。
由于红军的进攻过于猛烈，何键害怕工事不能持久，遂赶往武汉行营求救。在这种情况下，何应钦飞抵长沙，召集守城将领训话，勉励大家尽全力防守，还承诺尽快调兵增援，派空军前来协助作战。在敌我双方对峙期间，除留一部分部队监视敌人外，大部分红军都去发动群众，组织农民协会，开展打土豪，分田地，摧毁敌人乡村政权的斗争，深得近郊人民的拥护。
10日，红一方面军再次发布强攻的命令，并决定2时向二里牌、乌梅岭一带的敌人施行总攻击。当天晚上，大雨滂沱，漆黑如墨，红军在夜色中发起攻击。朱德、彭德怀等亲临前线指挥部队猛扑敌军之乌梅岭、杨家山阵地。红军一次又一次冲进敌阵地前沿，用手榴弹、刺刀和守敌展开激烈搏斗，重创敌人。但是，由于敌军依托坚固工事和优势火力负隅顽抗，红军第二次总攻收效不大。与此同时，何键调集湖南大部分军队赶来，武汉行营又相继派遣罗霖、公秉藩、钱大钧等几个师的兵力入湘，包抄平江、浏阳后路，试图将红军团团包围，形势对红军越来越不利。
红一方面军总前委冷静地分析了敌我形势，感觉到再继续打阵地战将对红军非常不利。9月12日，总前委命令部队撤出长沙，转移至萍乡、醴陵、株洲等地寻找机会。13日，总前委在株洲召开会议，认真总结二打长沙的经验教训，并研究部署红一方面军下一步的行动方案。当时，由于李立三“左”倾冒险主义对革命形势的错误估计尚未得到全面纠正，很多红军干部坚持要求再打长沙、南昌这样的大城市。而毛泽东、朱德等人根据敌我力量对比的客观情况，用攻打长沙伤亡较大的教训说服了大家，从而统一了全军的思想认识，明确了在敌强我弱的情况下进攻大城市的条件尚不具备。会议认为，二打长沙久攻不克的原因主要包括以下几方面：一是未能把握战机，将敌主力消灭在构筑工事之前，造成敌人有余力守城；二是群众没有发动起来，城市无工人暴动，无士兵暴动以响应，粤汉路、株萍路及对河群众没有起来，不能断绝敌人水陆交通，不能封锁敌人经济和军事运输；三是缺乏攻坚作战的条件，敌人工事是欧式的重层配备，铁丝网、壕沟等有八九层，我们只有肉搏，没有重炮破坏敌人的工事，也没有交通工具和无线电等通讯器材，以致两个军团联络不好，因而失机。基于以上认识，红一方面军总前委决定放弃攻打长沙，夺取吉安。9月13日，总前委命令一军团攻取吉安，三军团攻取峡江、新淦、吉水。部队行进途中，萍乡、醴陵、攸县、茶陵等地方党组织发动群众筹粮筹款缝制被服，红军则帮助恢复当地的党、团组织，建立武装力量，从而巩固、扩大了湘东根据地。
