年遵义会议后，红军分三路向赤水河以东地区推进。1月下旬,红军到达贵州省习水县。中央军委决定集中优势兵力在习水县土城镇以东围歼或者击溃尾追之敌,以保障红军下一步顺利渡过长江，北出四川建立川陕根据地的战略意图。这一仗是我军历史上，参战人员级别最高的一场恶战，包括:党的两代领导核心毛泽东、邓小平，一任总理周恩来，两任国家主席刘少奇、杨尚昆，七位元帅朱德、彭德怀、林彪、刘伯承、罗荣桓、聂荣臻、叶剑英，以及陈赓、宋任穷等名将军都参加了战斗。
1月27日，二局（情报局）获悉川军郭勋祺、潘佐两个旅四个团向土城包抄过来，并抢占离土城东五公里的青杠坡、永安寺、寒风坳等高地，企图围歼中央红军。周（恩来）毛（泽东）朱（德）得此情报后立即召开紧急会议，部署土城战役。
军委命令红三、五军团占据土城以东2－4公里处两侧有利地形，红九军团和红一军团二师担任总预备队，摆开决战架势。
1月28日晨5时，土城战役打响。彭德怀、董振堂分率红三、五军团在青杠坡首先向郭、潘两旅的结合部发起攻击，战役随之展开，与敌激战于石高嘴、尖山子、老鸦山、猴子垭等高地。川军占据南部更高地形拼命抵抗。经过连续几个小时激战，没有取得较大战果。
后来从抓获的俘虏番号中才发现，原来的情报有误，敌军不是四个团六千多人，而是六个团一万多人。对川军的战斗力也估计不足，而且川军的后续部队还在源源赶来，形势对红军逐渐不利。红军总部立刻派陈赓、宋任穷率领军委纵干部团上前增援，朱德总司令再亲临前线指挥。干部团在陈赓的指挥下猛打猛冲，稳住了阵脚。
毛泽东审时度势，急令原已北上进攻赤水城的红一军团也回师增援，巩固了阵地。由于战斗陷入了胶着状态，双方伤亡都很大，战局对红军不利。这一仗没能达成歼灭土城附近的川军的战述意图。毛泽东当机立断，决定撤出战斗，迅速渡过赤水河，四渡赤水的神来之笔由此拉开了序幕。
土城战役和之后的四渡赤水其实是毛泽东指挥第三次反围剿战役的翻版，就是变阵地战为运动战，争取主动。在江西指挥第三次反围剿战役时，红军在高兴圩战斗也和蒋光鼐、蔡廷锴的十九路军打成阵地战，伤亡不小，但红军把十九路军打残后，迅速秘密机动，千里奔袭福建，取得了反围剿的重大胜利。所以土城战役转化为四渡赤水，就是毛泽东重拾运动战的经验。从局部看，高兴圩战斗和土城战斗对红军来说都是不利的，伤亡过大而没有歼灭敌人，但从战役全局看，却是变被动为主动的关键节点。