一九三零年八月二十日，我趕到瀏陽縣永和市找到了紅五軍軍部。鄧萍很熱情地接待了我，問我傷勢和治療情況，告訴我毛澤東、朱德帶著紅一軍團要來永和市會師，兩隻拳頭合在一起，力量更大，可以大干一場了。我為鄧萍的熱情所打動，心裡也熱乎乎的。鄧萍要我暫時休息幾天，等待分配工作，我就在軍部住下了。
八月二十三日，紅一、三軍團按計劃在永和市會師。當天，兩軍團前委舉行聯席會議，決定成立第一方面軍，朱德為總司令，毛澤東為總政治委員，彭德懷為副總司令，滕代遠為副總政治委員，同時成立了黨的總前委，毛澤東為總前委書記。紅一方面軍轄第一、第三軍團；紅一軍團轄第三、第四、第十二軍；紅三軍團轄第五、第八、第十六軍，總兵力約三萬餘人，兩軍團兵力大致相等。紅一方面軍的成立，進一步在戰略上集中了兵力，這對紅軍更好地實現由游擊戰向運動戰的轉變，促進革命的發展，具有重大的戰略意義。
我們紅三軍團軍團長由彭德懷兼，政治委員滕代遠兼，參謀長鄧萍，政治部主任袁國平；軍團下轄三個軍、六個師和特務團、砲兵團、工兵營，約一萬七八千人。紅五軍下轄第一、第三兩個師，軍長由鄧萍兼任，政治委員張純清，政治部主任吳溉之。我被任命為紅五軍黨委秘書長；十一月，紅五軍召開黨代表大會，我又被選為黨委組織部長。
在紅一方面軍總前委會議上，討論了攻打長沙的問題。當時有些同志看到三軍團第一次攻打長沙取得很大勝利，繳獲大批武器裝備和物資，部隊武器裝備大大改善，個個穿起嶄新的軍裝，面貌煥然一新，十分羨慕，認為三軍團僅一個軍團的兵力就能攻下長沙，現在兩個軍團合兵一處，打下長沙更沒有問題：加之當時黨內軍內總的指導思想仍然是要攻打中心城市，爭取一省數省的首先勝利，因而攻打長沙的主張便佔了上風。而彭德懷和三軍團的許多同志從實際出發，不大同意打長沙。因為從一九二九年十一月起到此時近一年時間，部隊擴大了六倍，而且從五月份開始連續作戰、攻城，部隊沒有得到休整，有些連隊不僅沒有黨支部，連黨員也沒有，只靠士兵會的活動而沒有黨的領導核心，迫切需要進行短期休整，以利再戰。而且從敵情方面看，第一次打長沙是我軍抓住敵人戰略部署上的弱點，各個擊破敵軍的“長蛇陣”，以迅雷不及掩耳之勢襲擊敵人，所以能乘勝攻進長沙城，這次則不同：這一次敵人追擊我軍的四個旅，只有戴鬥垣旅在文家市被我一軍團全殲，其餘三個旅在我三軍團趕到文家市的前兩天即已主動退回長沙，兵力未減；原來在長沙還有敵人一個旅沒有出動，所以，長沙當時還有敵人四個旅的兵力，加之他們已在長沙準備了五六天，野戰工事也構築好了，我們再次進攻長沙，便失去進攻的突然性，變成正規的陣地攻堅戰，勝利的把握很少。可是，總前委會討論的結果，多數人決定要攻打長沙，彭德懷和紅三軍團的同志只好服從。
八月二十四日，紅一方面軍總部即發布命令，分三路向長沙推進。紅一軍團為左路，紅三軍團的第十六軍和平江地方武裝為右路，紅三軍團的第五、第八軍及瀏東地方武裝為中路，於二十八日進抵長沙東南郊外三十里的楓樹河、新橋、落霞坪、菱中鋪、龍頭舖一帶，對長沙形成包圍態勢。此時，據偵察得悉，長沙守敵自南郊的猴子石起，經阿彌嶺、湖跡渡至北郊撈刀河口止，透迤數公里，林立許多碉堡、巨型鹿砦，還裝上高大的電網，這是我們過去從未見過的如此堅強的工事。而我軍只有步槍和少量機槍，軍團雖有一個砲兵團，但也只有十幾門山炮和二十餘門迫擊砲（第一次攻打長沙時繳獲的幾門野炮，因太笨重，沒辦法帶走，都已炸毀），砲彈數量又少，缺乏攻堅武器，所以，包圍長沙之後，總指揮部就想方設法誘敵出擊，但守敵卻連續數日堅守工事不出，真是氣煞人了。
九月三日，方面軍總指揮部獲悉守敵指揮部為給守城的敵軍鼓氣，打破被圍的困境，將以十個團的兵力從猴子石向我軍出擊，真是喜出望外，馬上進行殲敵部署：由紅三軍團擔負監視正面敵人的任務，紅一軍團在敵出擊線西側，形成一個伏擊敵人的大口袋。當天下午，敵陶廣師所屬的第一、第二旅及補充團、獨立團、特務營、工兵營等部，果然由猴子石向我軍出擊，上了我們的鉤。下午五點多鐘，敵軍約有兩個團進入我伏擊圈，其後續部隊仍在繼續出城。時近黃昏，我軍出敵不意，以泰山壓頂之勢猛烈出擊，打他個措手不及，將敵驅至湘江邊上，經過激烈戰鬥，斃敵六百餘人，俘敵兩名團長及士兵千餘人，繳槍一千多支，並擊傷其旅長陳渥及兩名團長，餘敵狼狽潰逃，龜縮於猴子石陣地內，不敢反擊。
敵人接受猴子石出擊失敗的教訓，不敢再貿然出擊。我軍又圍城七天，敵人仍堅守不出，雙方對峙於長沙城下。
九月十日，方面軍總指揮部不得不於田心橋發布《強攻長沙的命令》。但兩個軍團多次強攻，由於守敵準備充分，工事堅固，進攻部隊受阻於高壓電網之下，進攻未能奏效，傷亡較大。為了攻破敵人的電網，我軍曾採用“火牛陣”的辦法，買來一批公牛，在牛尾巴綁上沾了煤油的破布、破棉絮和鞭，炮，一齊點著了火。公牛被火燒和鞭炮驚嚇，發瘋似地向敵人的電網衝去。可是，火牛衝近敵人陣地時，有的被敵人的槍彈打死，有的被電網高壓電擊斃；有的被敵人的槍砲聲驚嚇，掉轉頭往我們自己的陣地上沖，反而把跟在火牛陣後面的衝擊部隊沖散了，仍未奏效。這種“火牛陣”過去對付地主武裝的土圍子曾發揮過威力；但對付敵人的高壓電網是毫無用處的，這也是當時我們部隊缺乏科學知識的表現。 “火牛陣”失敗後，部隊又組織幾次強攻，仍未奏效，傷亡很大，事實證明，我軍還不具備陣地戰和攻堅戰的條件。
這時，中共長江局傳來了國民黨張發奎部和桂系的部隊已進至湘潭一線，企圖增援長沙守敵的消息，於是，毛澤東建議先消滅增援的桂軍再打長沙。總前委經過討論同意毛澤東的意見，於九月十二日發布了《撤圍長沙進占萍鄉株洲待機的命令》，第二次進攻長沙遂告結束。這次進攻長沙，不顧客觀情況已發生變化，我軍攻堅力量薄弱等條件，憑主觀願望決定攻打而遭到挫折，教訓是深刻的。 “文化大革命”中，有些人把第二次攻打長沙失敗的罪責強加於彭德懷身上，這就不實事求是，也是不公道的。