1930年6月到9月间，党内处于以李立三为代表的“左”倾冒险错误统治时期。红三军团组建伊始，中央就要求红三军团按照《新的革命高潮与一省或几省首先胜利》的决议，“会师武汉，饮马长江”。
当时，武昌有敌军重兵把守，且城墙高耸，防御工事坚固，攻占武汉几无可能。对这样“左”倾冒险错误的命令，彭德怀坚决不同意，但为了不和中央对抗，提出折衷方案，先消灭鄂东南等地地主武装，后攻占岳州，作为进攻武汉的大后方。
按照这一计划，彭德怀率军相继攻克崇阳、通山县城，横扫鄂东南，直捣岳州，缴获了敌军囤积在城里的大量军械物资，顺利完成了切断武昌至长沙铁路线的任务。又趁省会长沙兵力薄弱，防守空虚，瞅准有利时机，向长沙开拔，展开攻城作战。
7月22日，有10多万人参加的纪念平江起义两周年大会在平江县天岳书院召开，红三军团带领革命群众誓师攻打长沙。7月25日，红三军团下辖的5、8两军，从前后两面向国民党外围守军发起猛烈攻击，经一昼夜激烈鏖战，于26日一举突破敌军防线，夺取了长沙门户金井。27日，彭德怀亲率红三军团及平江、浏阳赤卫队八千名官兵进攻长沙城。在当地百姓的支援下，他指挥部队架设浮桥，从长沙东郊的浏阳河由东往西渡河进攻。长沙三万余人的守敌，凭借城防工事，以猛烈火力向红军进行疯狂扫射。在强大的敌人面前，彭德怀决定下令拆掉浮桥，破釜沉舟，置之死地而后生。红军指战员奋勇争先，打得守军落荒而逃。这次战役共俘虏国民党官兵4000多人，缴获长短枪3000余支，机枪28挺，山炮2门，迫击炮20门，电台9部，以及大量弹药、粮饷。
1930年7月28日清晨，长沙市各界人士高举“红色曙光”横幅，从长沙古城东门之一的浏阳门迎进了英勇的红三军团。进城后，红军发布安民告示，很快稳定了民心。同时召集各国驻长沙领事馆、医院、教堂、商业企业、记者等300多名外国人举行记者会。会上，红八军军长何长工用流利的英语和法语向他们宣讲了红军政策，让这些惊魂未定的外国人情绪稳定下来。红三军团还在长沙创办了《红军日报》，虽然只印刷出版了6期，但是它较充分地报道了红军的英勇善战，起到了动员群众、打击敌人的作用。
红三军团攻克长沙，是土地革命时期，主力红军第一次、也是唯一一次，成功占领国民党统治的省会城市。打出了中国共产党人的气势，彰显了红军的英勇。在这次战斗中，红五军特别是红八军，做出了巨大的贡献和牺牲，取得了震动全国的辉煌战果。这次伟大的功绩将永远牢记在后人心中，这种不怕牺牲、英勇战斗的革命精神也永远值得我们学习。
不打武汉而攻占长沙，是红三军团对“左”倾错误的一次抵制。红三军团占领长沙，对“全国革命运动所产生的反响是相当大的”。
国民党反动派和帝国主义者极为惊恐，迅速纠集兵力反扑。重兵压境、众寡悬殊，红三军团主动撤离长沙，与赶来支援的红一军团，于8月23日在浏阳县永和镇汇合,整编为红一方面军。中国革命史上著名的红一方面军正式成立。红一方面军成立后，立即开始二次攻打长沙。在长沙周边一带消灭了部分守敌、缴获了不少枪械，围困长沙半个多月，毙敌1000多人。但红军也受到了不少损失，曾在黄石地区红十二军任军长，时任红三军团第八军第三团团长的谢振亚就在这里英勇牺牲。后因敌援军不断增多，形势发展对红军不利，红军作出了撤长沙之围的果断决策，保存了有生力量。
在红三军团离开黄石地区之后，原红八军留守处及鄂东地方武装，在黄石地区建立了红八军第四、第五纵队。这两个纵队在黄石地区大王殿合编成立红十五军行动委员会，后在红十五军军长蔡申熙的率领下，挺进黄麻地区，汇聚为红四方面军主力部队之一。
