為迷惑和調動蔣軍，周恩來命令紅軍部分兵力向廣昌開進。
3月2日，他致電蘇區中央局，說：“我軍與敵激戰三晝夜，第三日本可將敵十一師繼續消滅或擊潰，只因山地戰各軍聯絡與我指揮均不易達到，故在第二日消滅五十二師及五十九師大部後，各軍位置不利於出擊十一師增援隊，致昨日戰鬥未完全解決，只繼續消滅五十九師，但勝利是空前的。本日，因敵二縱隊三個師已於昨日西向增援，今日可到新豐市、東陂，黃陂，截我歸路，我將陷於被包圍中，且戰場未清理，傷兵未撤，戰利品到處堆積，故於今日在勝利中撤退，開始向布、南團、東韶、水口地區集中，準備繼續戰鬥”。
“因此勝利，敵已紛紛調動，除十一師、二十八師已來河口外，第九師由南城今日抵杏祥坊，二縱隊由南豐、里塔圩、新豐移至永興橋、饒坊之線，明日逼近東陂、黃陂，三縱隊一部一日已佔領硝石，今日五師又被調龍骨渡，六師、七十九師則改在南城河西集中”。
兩天后，周恩來又致電蘇區中央局。
電報說：“這幾天，敵完全處於被動。二縱隊三個師原擬由新豐市截擊我歸路，嗣知五十二、五十九兩師消滅，乃改向黃陂開進。及聞我軍已離黃陂，敵十四師急由黨口、饒坊北開演口，十師、九十師停在崇五都，十一師進黃陂，九師趕到河口，今口均未動。三縱隊之第五師被調龍骨渡，今日又令由岳口回南城。三縱隊現已改向南豐進，先頭明日可到”。 “閩敵劉和鼎昨日率一旅一團進太寧。十九路軍以區壽年師及張炎旅三日集中永安為右翼，以沈光漢及張貞師為左翼。右翼定八日進連城。這一部署是黃陂戰役前預定的”。
“陳誠中路軍的進攻路線已改變。三縱隊改走南豐，一、二縱隊（現只五個師）或將更靠近，出東陂，黃陂、新豐市，求我主力決戰於東韶、河口，而以三縱隊趨廣昌，出頭陂、東山壩，截我歸路。 我軍擬俟集中後（一軍團帶勝利品，經招攜路較遠）仍選敵一翼，求於運動戰中消滅之”。
陳誠不甘心於黃陂失利，急於反撲。他得到空軍偵察報告，將紅軍一部的佯動，誤以為紅軍主力已轉往廣昌。
3月中旬，他改變戰略部署，將三路“分進合擊”，改為“中間突破”。以6個師分成前後兩個梯隊，用交叉掩護的辦法，取道新豐、甘竹，由宜黃向廣昌徐徐推進。接著，又從後梯隊抽出一個師加強前梯隊。
3月16日，周恩來致電蘇區中央局，報告敵情和行動計劃。
報告敵情提到：“北面敵兩縱隊各三個師靠攏並梯次輪番向東南搜索前進。今日其前縱隊十四師始達新豐市，九十師達侯坊，十師達草台岡；後縱隊九師達東陂，五師達黃陂，十一師達安槎、蛟湖。預備隊七十九師在宜黃，有兩團在河口，六師在撫州，許克祥全師在南城，劉紹先師在樂安、崇仁，餘無變動”。
在行動計劃中說：“我們已調十一軍，十八日可至廣昌西北，配合獨立師、團及地方武裝，牽制並抑留敵進攻廣昌之縱隊。我主力決以待機姿勢，準備側擊敵之後縱隊，並首先消滅其行動中後衛部隊，以便連續作戰，各個擊破敵人”。
“我方面軍昨日已開始移動，因敵兩縱隊太靠攏，故尚在待機中。但這是四次戰役決定勝負的戰鬥，已下最大決心，準備一切犧牲，部署與敵三個師決戰的陣勢和動員”。
3月20日，吳奇偉的第二縱隊已到達廣昌西北的甘竹、沿村一線，而羅卓英指揮的第一縱隊，正在黃陂向草台岡南進。第11師在前，52師、59師殘部175旅跟進，第9師在後。其後梯隊與前梯隊相距離已有百里。後梯隊在山上又是一字拉開，前面陳誠的嫡系精銳的蕭乾的第11師到達草台岡、徐莊時，後面的第9師還在東陂。戰鬥力很強的第11師，這時剛好孤軍行進在險峻的山路上，兵力無法展開，前後難以呼應。
周恩來和朱德抓住戰機，於當天電令集結在蔣軍側翼已秘密接近草台岡的紅一方面軍主力，攔腰截擊蕭乾的第11師。電報說紅11軍已於18日到廣昌附近，擬於20日起領導地方武裝牽制向廣昌去的敵人前縱隊，並以主力阻敵回援，以掩護我軍右側背。
我軍主力擬於21日拂曉，採取迅雷手段，乾脆消滅草台岡、徐莊附近之11師，再突擊東陂，五里排之敵。 5軍團、12軍、宜黃獨立團為右翼隊，歸董振堂、朱瑞指揮，應於21日拂曉以主力進攻草台岡、徐莊敵左側背，以一部從搖籃寨方面牽制東陂之敵。各部隊行動部署：
“⑴第十二軍（附宜黃兩獨立團）應於二十日黃昏時到斜蕃附近，二十一日取捷路到侯坊上游適當地點渡河，佔領靈埂山、三角砦一帶，側擊侯坊，徐莊、雷公嵊之敵，並以一部領導宜黃老獨立團，往石背、搖籃寨游擊東陂之敵。新獨立團往新豐市西南地帶，挖毀由東向西的交通路（防敵回援），並警戒我右側背。
“⑵第五軍團應於二十日到端溪附近，並派隊偽裝逼近侯坊游擊。二十一日拂曉沿落馬山、霹靂山進攻侯坊、徐莊、雷公嵊之敵。”
3軍團、1軍團、21軍、獨立第5師為左翼隊，歸彭德懷、滕代遠指揮，應於21日拂曉先迅速消滅草台岡附近之敵，再突擊東陂之敵。
各部隊行動部署：“⑴第三軍團應於二十日以掩護隊佔領界上、雷母山之線，掩護其主力於黃昏時到東邊嶺、亮溪附近，二十一日拂曉由西南向東北進攻草台岡之敵。
“⑵第一軍團應於二十日以掩護隊佔領三溪附近，掩護其主力於黃昏時到大坪、徐坊、洲之線，二十一日拂曉即由西向東突擊鐵石坳附近之敵，以截斷東陂與草台岡敵人之聯繫。
“⑶二十一軍（直受林、聶指揮）應於二十日以掩護隊佔領王都、上堡附近，掩護其主力於黃昏時到達古王坑、邱坪附近，二十一日拂曉即由西向東進攻東陂之敵。
“⑷獨立第五師（直受林、聶指揮）應於二十一日拂曉由吳城出秀山，由北向南佯攻五里排之敵，並警戒我左翼側。”
兩翼隊戰鬥分界線由東邊嶺到東陂大路之右側（道路歸左翼隊）。 22軍為總預備隊，20日在現地不動，21日隨第1軍團左後方前進，必要時由林彪、聶榮臻直接指揮。
3月20日，蕭乾指揮11師所部在草台岡宿營，由於紅軍節節抵抗，並派小部隊與11師接觸，因此已率部到達黃陂以北五里排的羅卓英判斷紅軍似的等主力到來，於草台岡作戰對11師不利。夜間，蕭乾得到報告，紅1、3、5軍團已集結草台岡周圍，要消滅11師。蕭乾即將此情況電話報告在黃陂指揮的羅卓英。
這時，李延年的第9師已在黃陂，羅卓英在電話中告訴蕭乾，立撤到黃陂讓紅軍撲空，然後第9師、第11師並力反擊紅軍。但蕭乾認為其11師實力強大，紅軍未必能消滅得了，加上天正在下雨，其部距紅軍又近，怕夜間撤退引起混亂，影響士氣。同時，又怕紅軍乘機進攻。所以，他堅持不撤，決定在原地與紅軍硬拼。
羅卓英無可奈何，只好命令李延年作準備，抽調部隊策應11師作戰。又調陳君峰獨立團部署在草台岡、黃陂之間，掩護11師後方，並將11師輜重留在五里排。
3月21日拂曉，紅一方面軍主力的第1、3軍團分為左、右兩翼進入攻擊陣地。左翼由林彪、聶榮臻率紅1軍團、21軍、22軍和獨立5師投入戰鬥。右翼為彭德懷率領的紅3軍團和紅5軍團。紅1軍團第10師首先向駐守黃柏嶺之蔣軍發起攻擊。左翼攻擊開始不久，很快就切斷蕭乾的11師和第9師的聯繫。
陳誠得到11師在草台岡被圍的消息，急電吳奇偉率第二縱隊回援，又令第9師就近支援。可第二縱隊距草台岡有兩日的行程，遠水救不了近火。而東陂地處河谷，第9師被紅12師在草台岡居高臨下阻擊，加上9師兵力有限，自身難保，不可能對紅軍展開輕大威脅的進攻。
陳誠電請南昌行營少飛機助戰。黃柏嶺為護衛草台岡南側的製高點，不拿下這一高地，即無法攻下草台岡。紅11師在紅10師後面跟進，只待紅7師和紅9師趕到出擊地域協同作戰。可是，直到上午8時30分左右，仍不見這兩個師到達。 9時許，右翼攻擊部隊在彭德懷指揮下，已經全線出擊。
林彪無法再等，命紅10師速攻黃柏嶺，紅11師在其右側掩護，並斷蔣軍後路。 10時左右，紅9師趕到，11時紅7師也趕到了。正午，這幾個師協同作戰，向黃柏嶺發起猛攻。戰鬥異常激烈，蕭乾的11師在山頭憑險固守，紅10、11師屢次發起衝鋒。在前沿陣地，雙方短兵相見，輪番展開肉搏戰，黃柏嶺遲遲未能攻下。
為給陳誠壯膽，蔣介石派來的飛機在黃柏嶺上空盤旋，向紅軍陣地投下炸彈。其中一枚炸彈落在紅1軍團前沿指揮所，強烈的爆炸氣浪將正在起草作戰命令的林彪掀下山頭，聶榮臻也被沖倒在地。下午1時，林彪與聶榮臻商量後，決定由軍團參謀長徐彥剛率紅9師集中兵力實施中央突破，衝擊11師正面陣地，以策應紅軍兩翼部隊的攻勢。
下午3時左右，紅9師終於將固守黃柏嶺正面的11師兩個團沖垮，紅7師即會同紅9師圍殲11師和59師殘部。攻占黃柏嶺後，紅9師不顧激戰疲勞，迅速向東陂追擊，協同紅21軍、22軍對趕來增援的陳誠第9師實施阻擊。該師被圍殲一部後，於次日傍晚趁暗夜倉皇撤逃。
周恩來策馬趕到黃柏嶺，戰鬥已經結束。山上山下，彈坑遍地，硝煙在四處瀰漫。山腳下的一片平地上，政工人員在給垂頭喪氣的俘虜訓話。在另一片平地上，堆滿了戰利品，有迫擊砲、野山炮、重機槍、輕機槍、衝鋒槍、步槍……林彪和聶榮臻在山坡上的前沿指揮部前迎接周恩來。
見林彪、聶榮臻兩人頭上都纏著繃帶，周恩來關切地問：“你們倆傷勢怎麼樣？”
“劃破了點皮，過幾天就沒事了。”聶榮臻輕鬆地說。
“我的軍團大將都掛了彩，可見這是一場惡仗啊！”周恩來心情顯得很沉重。
林彪憤懣地說：“掛點彩沒什麼，可惜叫蕭乾那小子跑了！”
周恩來說：“11師不是號稱從來不打敗仗的部隊嗎？蕭乾能跑就讓他跑吧！我倒要看一看，他把部隊扔在這裡，一個人回去怎麼向陳誠交差！”
林彪說：“還有你的那位學生，也就是我的學兄，31旅的旅長黃維也跑了。有人看見，這小子也被打傷了，是坐著擔架逃走的！”
周恩來說：“你們二位，一個是黃維的政治老師，一個是黃維的學弟，竟讓他跑了！我可要追究你們的政治責任啊！”
林彪說：“下次我一個也不放過。”
見山坡下一排排被押過去的俘虜，每個人都隨身帶著一根繩子，周恩來不解地問：“他們都帶著繩子乾什麼呢？”
聶榮臻說：“我剛才也覺得奇怪，問過他們才懂得，這是他們的師長蕭乾戰前有令，抓到紅軍俘虜的重賞。他們都帶著繩子，準備來綁紅軍回去領賞哩。”
周恩來說：“哦，想抓俘虜的人，現在都變成俘虜了！”
大家哈哈大笑起來。
這時，有一個政工人員前來報告，說有一個名叫歐陽立國的俘虜，自稱是隨軍記者，要求釋放。周恩來略一思忖，說：“帶他來見我。”
幾分鐘後，一個戴近視眼鏡的瘦高個兒被衛兵帶了過來。周恩來把歐陽立國打量了一下，說：“如果我把你放回去，你敢如實把這裡的情況報導出去嗎？”
“會的。我會如實報導的。”歐陽立國對周恩來點頭哈腰。
周恩來冷冷一笑，搖了搖頭，說：“不。你不敢。那樣的話，蔣介石、陳誠要砍了你的頭的！”
歐陽立國窘迫地垂下頭，身上打著哆嗦，說：“是的……不敢……我是不敢……”
周恩來又問：“你回去，能見到陳誠嗎？”
“可以見的。”
“見到陳誠，替我給他捎句話。”
歐陽立國從衣袋裡掏出紙和筆，畢恭畢敬地準備記錄。
周恩來說：“你告訴陳誠，如果他還想來圍剿蘇區，我周恩來隨時恭候他的光臨！”
歐陽立國兩眼猛地一睜，驚訝地望著周恩來，說：“你就是大名鼎鼎的周恩來將軍！……”
“我是周恩來，沒有大名鼎鼎。”周恩來莞爾一笑。
“你的頭顱，蔣委員長……不，是蔣介石，懸賞了好多年了！”歐陽立國說。
“哦，你是說我周恩來因此而大名鼎鼎啊！”周恩來臉上露出了自豪的神情。 “如果你能見到老蔣，也替我給他老人家捎個話。你就說，我周恩來很抱歉，我這個腦袋並不值那麼多錢，叫他別破費了！”
在一旁的林彪、聶榮臻等人禁不住笑了。