红二、红六军团在湘西攻势作战中的胜利以及湘鄂川黔革命根据地的建立，使蒋介石如坐针毡，急忙纠集湘鄂两省兵力，向湘鄂川黔根据地发动“围剿”。1935年1月23日，何键、徐源泉集中11个师又四个旅，合计81个团约11万人的兵力，在飞机的配合下，分六路向湘鄂川黔根据地分进合击，试图在西线阻止红二、红六军团与中央红军会合，在东南线防止红军攻入长沙地区，在北面堵截红军过长江，进而摧毁刚建立的革命根据地。
此时，遵义会议刚刚结束，新的中共中央和中革军委及时指示红二、红六军团要集中红军主力，在运动战中各个击破敌人，并加强军事上的集体领导，成立中革军委湘鄂川黔分会，以贺龙为主席，任弼时、关向应、夏曦、萧克、王震为委员。
红二、红六军团于2月8日开始反“围剿”作战，是日，主力部队在溪口与敌郭汝栋纵队激战，结果损失很大。此后，主力部队移至永顺、大庸交界地区，并于3月14日在高粱坪先后击溃两个保安团和前来增援的第十六师的两个团。3月15日，敌军占领大庸，并企图进占永顺、桑植、塔卧，将红军压缩于狭小地带。
湘鄂川黔军委分会为扭转困局，于1935年3月21日组织了后坪伏击战，虽毙伤敌人近千人，但自身伤亡达700余人，消灭敌李觉部的计划也未能实现。此时，由于反“围剿”开局几战都未打好，大庸、桑植等地先后被国民党军占领，各路国民党军已逼近中共湘鄂川黔省委所在的塔卧、龙家寨一带，红二、红六军团在连续作战后，已减员至9000余人，处境十分困难。
4月12日，红二、红六军团主力有秩序地撤离塔卧、龙家寨，向北转移，计划经陈家河、仓官峪、香溪，北渡长江去鄂西。1935年4月13日至14日，在撤离途中，红二、红六军团于桑植陈家河附近兵分三路，完成对敌的包围。经过激战，红军将孤军深入的陈耀汉部第五十八师一七二旅大部歼灭，击毙敌旅长李延龄。
4月15日，红二、红六军团沿澧水北岸，直逼桃子溪，从背后奇袭敌陈耀汉部，取得大胜。4月16日，红二、红六军团主力夺回桑植县城，恢复塔卧以北的大块根据地。此时，敌“围剿”部队由攻转守，军分会遂决定放弃北渡长江计划，坚持原地区斗争，开始战略反攻。
1935年6月9日，红军采取围城打援的战术，以红六军团突然包围宣恩县城，红二军团则隐蔽在宣恩城南十公里处，随时准备伏击敌人。徐源泉急调张振汉部前来救援。6月12日，红军主力急行军赶到忠堡东面附近完成设伏。其后将敌军分割包围，13日双方继续激战一天。14日晨，红军第十、第十六、第四十九、第五十一团和第十八团一部，同时向敌人阵地发起猛攻，至下午3时，歼灭敌第四十一师师部、第一二一旅和一个特务营，活捉敌纵队司令张振汉，取得忠堡大捷。
红军决定采取“声东击西”战术，迷惑敌人，而后出其不意伏击敌第八十五师。8月2日，徐源泉令三个师分头南进。红军佯向北进，待敌八十五师孤军突出，抵达宣恩县上洞坪时，突然掉头向西，悄悄从高罗、李家河之间插向敌人纵深。8月3日上午11时许，红军隐蔽在谷地两侧山头，当敌军进入伏击圈时，贺龙立即下达攻击命令。经过激战，敌第八十五师师部、两个团和一个特务营被歼灭，取得板栗园大捷。
此后，红军又于8月8日在龙山芭蕉坨击溃敌陶广纵队十个团，迫使湘鄂各路敌人转入防御，胜利粉碎敌人对根据地的“围剿”。8月20日至27日，红军挥师东进，连败数股敌人，进占石门、澧县、津市和临澧等地。所到之处，广泛发动群众，宣传红军主张。短短半月内，扩充了新战士3000余人，并筹集到大批粮食、药品和十多万银元。湘鄂川黔根据地进一步扩大，人口达百万以上。
在反“围剿”作战中，红军英勇善战，经过大小战斗30余次，先后与敌86个团作战，前后占领七座县城，共歼敌两个师、一个旅、一个师部，毙伤敌人一万人以上，生俘敌人8000余人。在战斗中，红二、红六军团扩大至2.1万人，并成立了红十八师和红十一、红十七团。湘鄂川黔地区的反“围剿”斗争不仅直接钳制敌六个纵队，而且把准备进攻中央红军的部分兵力也吸引过来，为配合中央红军长征作出重要贡献。