永安城是国民党一个专员公署的所在地，城内有福建老军阀闽北王卢兴邦的1个旅扼守，他们慑于红军威力不敢出城迎战，只在城里头瞎放枪炮。在完成对该城的包围之后，7月22日，红9军团主力进到了永安西北面大山上，利用林区隐蔽。当天，天气炎热，气温达33℃，部队利用乘凉空隙，进行着战斗动员。
军团指挥所就设在一个高地上，罗炳辉不时观察着周围地势和城里的动静。这时，城内外枪炮声不断，回响在山涧深谷，十分清脆。若不是担负护送红7军团东进的任务，要收拾城里守军是完全有把握的。但为不耽搁时间影响红7军团渡江，红9军团对永安之敌只是虚晃一枪，虚张声势，使其不敢出城阻碍红军前进。
7月23日，红9军团撤离永安城郊，东进至离永安城50里外的西洋宿营，第8团接替第7团担任后卫，驻扎于西洋西北唐古高地，以防永安之敌出城骚扰。西洋是永安的一个集市，约有400多户人家，市面比较繁华，商店门口都挂着红旗，欢迎红军。红军进入西洋镇后，没收了几户大地主的不义之财和谷物，分给贫困农民，他们十分感谢红军，称红军是穷人的队伍。西洋气候温和，雨量充沛，是个理想的粮食产地，起伏的山峦上盛产着多种土特产品，木耳、香菇随处可见。有了这些美味山珍，红军在此美餐了一顿。
此后，红9军团继续东进，经桃源、兰坑，于7月26日到达龙门。途中，国民党军1架德制单引擎轰炸机前来骚扰，并在红军上空盘旋了好几圈，投下4枚炸弹。这是红军在苏区时熟知的“黑寡妇”飞机，它没有多大能耐，红军并不害怕它，仍大踏步前进，“黑寡妇”也就无可奈何地飞了回去。
当天，罗炳辉、蔡树藩下达命令，准备对尤溪施行强攻。具体部署是：“主攻方向是选择在西北门，以一个团担任之，对西北高地碉堡只采取佯攻以行钳制，使其不能协助城内之敌，东北面以一个团担任攻击，断绝敌退路，南门则以一个小部队于有力佯攻，以一个团为第二梯队，侦察连分向沙永侦察警戒。”4日后，继续挺进到尤溪县城的水南一带，与驻守水南的国民党军第52师对峙，以掩护急速向闽江靠近的红7军团。
7月30日晚，在红9军团的掩护下，红7军团偷渡闽江，迅速占领了闽江北岸要点黄田和谷口，胜利地完成了第一步计划。为了确保红7军团过江后继续前进，红9军团于8月1日占领闽江沿岸的军事重镇樟湖坂，并随即以樟湖坂为中心，沿江上下展开兵力，占领尤溪口、南溪、十四都等地，控制了南平以南到尤溪口一线的闽江三角地区，并以一部向葫芦山前进，警戒南平方向的国民党军，确保红7军团左翼的安全。红7军团安全渡过闽江后，由闽侯、连江一线北上，向闽东北、浙东南迅速挺进。至此，红9军团已完成了掩护红7军团东进的任务。
行动中，红9军团克服了闽中地区恶劣的自然环境所带来的困难。一路上山高水险，山峦起伏，沟壑纵横，河流湍急，森林密布，道路崎岖。天气炎热多雨，时而骄阳似火，暴晒得在山谷和丘陵行军的将士们浑身发热，大汗淋漓；时而天气骤变，暴雨倾盆，将士们全身被淋得透湿；雨过天晴后在泥泞的山间小路上行军分外吃力，有时双脚被陷在泥土里，浑身沾满了泥水，很难有一块干净的地方。在白区有时宿营住不进民房，不得不席地而卧，睡在潮湿的草地上。7月的夜晚，福建山区的蚊子、小虫特别活跃，咬得人们彻夜难眠，后来在临睡前点起艾草堆，以它特有的浓烟驱散蚊虫，战士们才能睡个安稳觉了。自然环境的恶劣，丝毫不影响红军的斗志；沿途群众的支援，更成为红军指战员前进的动力。在红军抗日宣传的影响下，沿途群众为部队烧好开水，摆在道路两旁，争着把一碗碗的清凉开水递到战士面前，嘘寒问暖。在这军民欢腾的笑语声中，战士们长途行军的疲劳被抛到了九霄云外。
樟湖坂位于闽江下游的南岸，从福州至南平的小火轮，把这里作为一个中间站，来往商旅多在此地登岸休息。这里山川秀丽，风景宜人，人口约有2万人，镇内有不少西式洋房，开着各式商号和货栈，十分繁华。从西南来的尤溪河在此人口，附近有尤溪口，为官商的屯货点。
红9军团司令部就驻扎在一排漂亮的洋房里。红军到达樟湖坂之前，军阀卢兴邦为了维持他的反动统治，不惜血本在尤溪、沙县间建立了一座兵工厂，专门为他生产弹药。不久前，他从日本购买了一批炸药，共计3万多斤，刚从福州马尾港口运来尤溪口。在红军东进部队的强大攻势下，卢兴邦闻风逃窜，炸药被红军缴获。这可是苏区急需的。当时，苏区受到国民党军的严密封锁和包围，各种物资供应极端困难，在第五次反“围剿”后期，苏区兵工厂造子弹竞没有了火药，仅仅用白色硝药代替，这种硝药造出来的子弹威力小、杀伤率低。此外，红军还缴获了苏区紧缺的食盐（当时苏区食盐是一块现洋一两）等许多军用物资。看着缴获的物资，罗炳辉兴奋说：“这是好东西，要好好保护下来。”
在樟湖坂休息时，闽江中开来一艘轮船。没见过轮船的战士们说：“水里来了一头牛，呼呼的来了。”罗炳辉用望远镜一看，说：“这是国民党的洋船。”随即命令做好战斗准备，以武力胁迫轮船开过来。船靠岸后，发现装有不少布匹、食盐、衣服和武器等军用物资。罗炳辉下令没收，装备部队。
对于这些意外收获，中革军委极为重视，命令红9军团将宝贵的炸药和食盐全部运回苏区。罗炳辉和蔡树藩加紧进行动员，讲明这批炸药和食盐对于苏区的重要、把它们安全运回苏区的重大意义。罗炳辉特别强调说：“同志们，蒋介石反动派卡我们的脖子，红军和苏区人民已经好几个月没有吃上盐了。今天，每个干部和战士，都要担一担盐回去。我们要想到中央，想到红军总部，想到毛委员、朱总司令，想到广大红军战士和苏区人民。因此，这盐巴比金银珠宝还要贵重，希望每个同志尽最大努力挑盐，力大的自觉拣重的挑。途中还要准备与敌人战斗，只要没牺牲，我们就要把盐巴挑到中央苏区。”供给部部长赵镕打趣地说：“我一向对敌人非常小气，这些战利品，保证一点点也不给敌人留下。”
在他们的动员下，红军指战员都明白，多背一些炸药回去，红军的兵工厂就可以多造些子弹保卫苏区，就可以更多地消灭敌人，多背一些食盐回去，就会缓解敌人封锁给苏区造成的困难，所以尽管路途遥远，背负物资过多，不利于行军打仗，但都争先恐后地抢着背东西。同时，鉴于路途遥远，火药容易受损，罗炳辉命令工兵连配合当地木工，连夜赶制大批木箱，把大箱装的炸药分装在小箱内，每箱25斤左右，同时把大袋的食盐也分装成小袋。随后，军团部下发通知：机关干部每人携带一箱炸药，其他人员及直属队人员，或三人挑两担，或四人挑三担，乘骑的骡马均各驮6箱。经过几天的紧张准备，全军组成了浩浩荡荡的运输大军。
8月11日，罗炳辉除了将自己的牲口用于驮炸药外，还带头挑上一担，率领部队带着缴获的大批物资开始返回苏区。尽管天气炎热，山高路险，但大家个个精神旺盛，一心要完成这个千里运输的任务。沿途多山，道路崎岖难行，且多青苔，踩不稳就会跌倒，阴雨过后走起来更加困难。有时，部队还受到小股国民党军或民团的骚扰，只好先放下担子，打跑了敌人再赶路。一路上，红军指战员累得大口大口喘着粗气，汗水湿透了衣服，脚走肿了，肩磨破了，但仍振作精神，忍着疼痛和饥饿，挑着担子赶路。为给大家鼓劲，罗炳辉时常开几句玩笑，逗大家开心。
毕竟是负重长途行军，行军速度越来越慢了。8月18日下午，部队到达仙樟一带宿营，罗炳辉决定休整一天再走，并要求各部进行以下工作：①整理炸药箱、食盐袋，保证路上一点不丢，一点不漏；②清整个人卫生及环境卫生，普遍用热水烫一次脚；③派出宣传队，向群众进一步宣传红军北上抗日的道理；④开些必要会议，通过表扬或批评，给部队鼓一鼓气。8月20日，部队冒雨西行，到达大田休整。这里曾有800多人的地主武装，闻红军要来，逃至附近山中。为避敌袭扰，罗炳辉通知各部严密警戒，炸药集中看守，并指定西面去路的草坪为紧急集合场，一旦发生情况，由第8团担任掩护。
至23日，部队经温泉到达石峰。这时，军委来电称，已由苏区派民工数千人到朋口接运；少共国际师政委肖华也率该师前来接运，要红9军团速向朋口方向靠近。一路艰辛，终于快到苏区了。消息传开，指战员们的疲劳顿时消逝，脸上都显露出了无限的胜利喜悦，行军速度明显加快。
8月下旬，红9军团到达姑田，苏区派来接运的部队和民工已东伸到这里来等候了。至此，红9军团胜利返回苏区，运回炸药、食盐等重要战略物资6万多斤，圆满完成了千里运输的任务。中革军委和总部领导见到红9军团运回的物资，十分高兴，表扬红9军团“有全局观念，机动灵活，能吃大苦耐大劳”；赞扬罗炳辉“为了革命利益、人民利益，是不惜一切代价的，他的胸怀坦荡，无私无畏”。这批炸药，对中央红军非常重要，“长征用的子弹翻新药就是靠这个搞的”。
红9军团这次远离苏区深入闽中敌后的“东线行动”，历时50天，来往行程900公里，胜利完成中革军委交给的军事和经济两大任务，经常被红军指战员津津乐道。
在第五次反“围剿”中，红军一直在苏区内和敌人作战，处在敌人层层包围之中，回旋余地较小，如今红9军团冲出了国民党军的包围圈，由苏区内线转到白区外线区作战，犹如鱼人大海，在军事上掌握了更多的主动权。而在此期间，博古、李德命令中央红军主力及一切地方武装，实行“六路分兵”“全线抵御”，企图以此制止敌人向苏区中心区域推进。在这种错误方针的指导下，红军进行了更加艰苦的全线防御作战，却未能抵抗住国民党军的进攻，苏区日渐缩小。两相对比，罗炳辉深刻地感到：如果不是“左”倾教条主义者采取“御敌于国门之外”和“短促突击”“六路分兵”等错误方针，而是执行毛泽东一贯采取的机动灵活的战略战术，红军是能够取得第五次反“围剿”的最后胜利的；“左”倾错误给党、红军和人民群众造成的损失，是多么深重！
紧张的敌情没有给罗炳辉更多思考的空间，刚回到苏区还没来得及洗去征尘，他随即投入了温坊战斗。这时，国民党军东路军李延年第4纵队，由连城出发，向长汀推进，企图先占领长汀，而后会同北路军、南路军总攻瑞金。这个纵队兵力共4个师19个团，系蒋介石的主力，号称“整理师”，人员充足，武器精良，本来是蒋介石调往福建攻打第19路军的主力一部。他们在福建作战约1年，甚为疲惫；自打败第19路军后又甚为骄傲。进攻闽西苏区时，经常和红军的独立师、团作战，没有和红军主力交过手，没有遭受过大的打击，因而也有点轻视红军。因为轻敌，他们在战术上除搞步步为营、筑垒推进外，有时也采用疾进的方式，一次行军二三十公里。
8月28日，罗炳辉率红9军团集中童坊地域，为预备队，准备协同红1军团和红24师，在温坊（今文坊）地区求歼李延年纵队，以阻止其推进。②8月30日，据各方情报，罗炳辉得知李延年集结第3、第9、第83师于朋口、莒溪、壁州、洋坊尾之线，有由钟屋（今中复）村沿河田向长汀攻击之企图，第一步夺取钟屋村。当日，罗炳辉奉命率部集结于连屋冈、邓坊、肖坊之线，友军则集结于桥下、钟屋村之线隐蔽待机，准备突击向钟屋村前进之敌。
温坊，位于福建连城以南白衣洋岭山麓，是李延年部由朋口进占长汀的必经之地。朋口距温坊10公里，沿途系谷地，两侧高山连绵，温坊村落附近较平坦，但南北均系山地，可以隐蔽较大部队；温坊至朋口有小河相隔，亦可徒涉，不妨碍战斗。林彪、聂荣臻判断，敌军以为闽西无主力红军，从朋口到温坊的10公里路，一定会采取疾进的方式前进，这确是个以运动战消灭敌人有生力量的极好机会。
8月31日13时许，罗炳辉、蔡树藩接到红24师通知，李延年部第3师第8旅约2个团已到达温坊构筑工事，并谓该师已奉林彪、聂荣臻电令以2个营兵力立即出动，经中隘嵊之道隐蔽迂回至洋坊尾、马古头之间截断敌归路，红1军团以一部兵力由温坊以南突击温坊之敌。
这时，罗炳辉、蔡树藩并没有得到任何命令，而从第五次反“围剿”以来的经验判断，敌人从未以两团兵力远离堡垒前进，李延年部纵然胆大，也不敢以2个团兵力挺出其封锁线10余里之温坊，纵或有之，也可能仅系游击性质，绝不敢在该地构筑工事。该部既然构筑阵地，必有较大的兵力在后尾跟进，或已荫蔽集结于温坊附近，必系友军的侦察不精确，一时为其所欺骗。据此，他们立即命令各部准备应战的同时，和来红9军团还未走的红24师师长周建屏一起亲自到中隘嵊以北高地察看情况，待到达山顶时已是14时30分。根据他们的侦察，曹坊以南至洋贝（今洋背）以北有敌约1个团，洋贝以南及温坊之西南有敌约1个团，正在构筑工事，在温坊村落及其附近亦有约1个团以上的兵力。此时，红24师的2个营尚未到达中隘嵊，距敌尚远。罗炳辉立即将以上情况飞函送到宿营地，并令值班参谋以电话报告林彪、聂荣臻，然后迅速回营地准备突击当前之敌，周建屏则仍在山上等待红24师的2个营到来。
17时许，罗炳辉、蔡树藩到达山脚离宿营地约半里路时，接到林彪、聂荣臻电令，要他们率主力轻装出发，迅速经大坪坝、白巷子、吴家坊，向曹坊攻击前进，主要任务是保障红24师左翼安全，协助该师的突击。罗炳辉、蔡树藩当即命令第9团为前卫，照指定路线前进，直属队一部在该团后跟进，第8团为后卫部队，其余非战斗部队及大小行李仍留原地不动，并飞令驻坪上的第7团取捷径于翌晨7时到达曹坊待命。他们则亲自随前卫行进，以侦察敌情，及时处置。途中，由连屋冈到白巷子系10公里的一个大山，前为红24师的警戒区域，沿途敷设的障碍颇多，前卫部队只好临时开辟道路，加上天暗路狭运动困难，到达吴家坊时已是9月1日0时30分。
到达吴家坊后，罗炳辉接到林彪、聂荣臻的电话，说曹坊敌人数量不详，但要求他们务须攻击该地之敌，如敌优于己则监视之，待红l军团解决温坊之敌后即以主力攻击前进，以求收得夹击之效；如敌弱于己则务须坚决消灭之。罗炳辉当即命令部队向曹坊攻击前进。可是，待他们到达曹坊时，不但未发现敌踪，而且温坊附近亦枪声稀薄，只间或传来浓密的枪声。罗炳辉、蔡树藩判断，肯定是敌人大部已被消灭，只剩少数部队在顽抗。据此，他们当即令第9团经杨枚坑（今杨梅坑）、焦坑、洋贝以东向马古头前进，插入洋坊尾与温坊之间截断敌人的总退路，令第8团经杨枚坑、洋贝以东向温坊东北高地攻击前进。
结果，各部到达攻击位置时已是6时30分，只赶上了战斗的尾巴。第9团截获敌少数溃兵，缴步枪30余支、重机关枪2挺、不齐全的轻机关枪1挺半；第8团到达温坊东北高地时敌约1个营扼守着3个未筑成之堡垒，友军已将其三面包围。第8团第3营第7、第9连随即分途攻击，仅用1个小时就将3个堡垒完全攻克，缴步枪60余支、轻机枪4挺。这是敌最后阵地，此时各方已完全解决战斗。9时许，罗炳辉率部返回吴家坊集结整理，第7团亦已到达吴家坊待命。
罗炳辉、蔡树藩在战后总结这次战斗的缺点是：“因为敌人的行动时间出于我们意料之外，不料其如是迅速，因此没有将部队事先带到相当地待机。突然的情况变化仓促应战，整个部队不能取得同一时间的协同动作，以一下子与敌以猛烈的打击而干脆的消灭敌人，以减少自己伤亡和减少弹药的耗费。我们本身没有乘友军攻击正猛时到达攻击位置（路远和障碍的关系）以致使战斗延长。”优点是：“各部队竞夜战斗没有表现疲劳的现象，在夜间虽联络困难尚能自行找着敌人作战，卒能将敌完全消灭。”
李延年部第3师第8旅被歼后，前线总指挥蒋鼎文受到很大震动，立即命令第9师并指挥第3师余部共8个团为主攻部队，第83师为预备队，由朋口向温坊反扑。9月3日8时，第9师先头部队第50团进至温坊，其余部队抢占温坊两侧有利阵地，企图与红军决战。
林彪、聂荣臻根据国民党军深入的情况，决心乘敌立足未稳，集中兵力歼灭该敌。9月3日8时，罗炳辉、蔡树藩接到林彪、聂荣臻电令：李延年部第9师由正面向温坊前进，第3师之1个旅由洋房尾以南高地向温坊攻击前进，以掩护其右翼侧，企图夺取温坊。红9军团须集结于曹坊附近荫蔽待机，主要任务是保障红24师左翼绝对安全，在红24师后推进，相机协助其进行突击。奉命后，罗炳辉、蔡树藩即将红9军团主力集结于曹坊东南一带森林内，以第7团集结于曹坊东南之最高阵地，以掩护红军左翼各部。9时，各部集结完毕。
9时10分，李延年部先头部队已进抵温坊，其主力向黄沙坑、科里延伸，一部占领温坊东北，继续向前推进，与红24师先头部队接触；右翼队已占领马古头南端高地，作为右翼主要阵地。
这时，红1军团已发出突击信号，罗炳辉、蔡树藩立即作出攻击部署：以第7团仍扼守原阵地，第8团则由洋贝东南、马古头东北向马古头西南高地之敌实施猛烈突击，以截敌退路；第9团由马古头村落西北端向马古头正南高地施行突击，以截断敌向洋坊尾的总退路。部署后，第8团首先投入战斗，在l小时内即将西南高地之敌完全击溃，并夺取了阵地。这时，温坊附近之敌见其右翼掩护队被红军截断，深恐其归路被截断，即观望不进而发生动摇，还未经红24师及红1军团主力夹击，即实行总溃退。由于沿途工事为之保障，始得狼狈退出。
不久，溃退之敌因增援部队开到而施行反攻，并以马古头正南高地为其轴心，从容周转，进可战退可守，依之为保障，死守不退，在不及500米宽之正面以3个团兵力扼守。罗炳辉、蔡树藩分析后认为，该阵地是整个战局的紧要之处，当即令第8团由右向左协同第9团攻击，并令第7团以1个营进人马古头东南一带高地以掩护第9团侧翼，同时以火力向敌施行侧击。敌兵力雄厚，阵地险要，同时敌在约五六十米宽之正面阵地上用30余挺轻重机枪猛烈射击，不停往下投掷手榴弹，并且用绳子捆着迫击炮弹，两人各牵一端燃烧后往下投掷。面对敌人的负隅顽抗，红军指战员毫无畏惧，前仆后继，冲锋达13次之多，第9团团长王玉洪带头冲锋，英勇牺牲。激战至黄昏时，敌终被红军击溃。罗炳辉登上敌阵地后，见敌死尸遍地，约300具，另据敌伤员及俘虏供称，敌抬走的伤兵约500人。因靠近敌堡垒，红9军团仅缴获21支步枪、200余枚手榴弹。罗炳辉、蔡树藩随即令各部回吴家坊宿营，并连夜将伤员搬运完毕。
战后，罗炳辉、蔡树藩总结这次战斗的优点是：“士气旺盛，沉着勇敢，指战员均有最大的牺牲决心，从战斗开始到战斗结束始终没有一个退却的，卒能击溃敌人，夺取敌阵地。”缺点是：“有些干部不能十分发扬其机动性，有个别部队对攻击点选择不适当，致遭损失，火力的配备不好。”
9月4日，红9军团移驻呈家坊，罗炳辉随军团部驻钟屋村。
温坊两次战斗，参战红军仅以伤亡700人的代价，毙伤敌2000余人，俘敌2400余人，缴获各种枪1800余支（挺）、迫击炮6门、子弹44万余发、迫击炮弹341发、手榴弹3000余枚、骡马50匹、西药11担，以及各种通信器材，给国民党军东路军以沉重打击，取得第五次反“围剿”以来少有的胜利，也是红军在第五次反“围剿”中打得最好的一仗。而且，大量的缴获使苦战一年、早已缺枪少弹的红军直接得到了补充。林彪、聂荣臻不无得意地报告军委：“苦战一年此役颇可补充。”蒋介石则十分恼火，枪毙了第3师第8旅旅长许永相，将第3师师长李玉堂由中将降为上校，革职留任，并严厉申斥了蒋鼎文和李延年。
但是，温坊战斗的局部胜利，犹如昙花一现，毕竟改变不了第五次反“围剿”中整个战略指导错误所造成的被动局面。这时，苏区已进一步缩小，人力物力已经匮乏，红军在防御战中损伤严重，失去了在内线打破国民党军的“围剿”的可能。在严重的形势下，“左”倾教条主义者看不到温坊战斗胜利的意义，依然坚持消极防御，要求红军守备温坊。罗炳辉只能按照上级命令，重又回到“以堡垒对堡垒”的老路，这显然不是红军的特长，更不是罗炳辉的特长。
温坊战斗后，李延年部改为“稳进”，而周浑元纵队则已逼近高兴圩，直接威胁兴国。9月8日，中革军委决定林彪、聂荣臻率红l军团西移，抗击敌周纵队，留红9军团和红24师抗击李延年纵队，并统归罗炳辉、蔡树藩指挥。为做好防御，9月9日和10日，罗炳辉、蔡树藩和红24师师长周建屏、政委杨英，仔细察看地形，紧张部署着温坊大道的防御。但有限的兵力，在筑垒以守的战略指导下，显然捉襟见肘。他在9月10日给上级的报告中指出，不仅堡垒还未完全构成，有的甚至仅是野战工事，且守备兵力相当薄弱，如敌向翼侧攻击，还可以顽强抵抗，如敌由正面攻击，则只能以阵地两翼的守备队改为突击队抗击。
此前，罗炳辉曾致电中革军委，要求到军委汇报情况。9月10日22时，军委复电通知他，“九军团目前正在东南战线领导两个师抗击李敌，责任极重，你不可能抽身来瑞会晤军委”；“现军委托林军团长代表军委于明早与你约地会谈，为你解决转达一切问题”；“以后有可能时当约你来军委面谈”。
没有机会向军委陈情，等待罗炳辉的只有更艰苦的战斗。这时，蒋介石为挽回东线战场局势，派北路军总司令顾祝同飞抵闽西，协助蒋鼎文筹划东线战事。9月中旬，顾祝同在龙岩召开军事会议，代表蒋介石宣称：“这次大举‘进剿’，其成败关系到党国安危存亡，大家必须抱定‘有敌无我，有我无敌’的决心，务期于短期内歼灭共军的主力。北路军现正以全力进攻宁都、石城，东路军应迅即击破当面的共军，进取长汀，配合北路军的作战。”会议对东路军的部署重新进行了调整：由第36师担任主攻白衣洋岭红军主阵地的任务；第9师集结于朋口以西地区，以一部在第36师右翼协助进攻；第83师集结于连城、朋口之间，担任右翼警戒，并派一部向连城以西地区活动；第10师推进到新泉、钟屋村一带；第3师调到钟屋村一带整理。
松毛岭，是长汀东南境内的一座大山，南北横贯40多公里，东西蜿蜒约15公里，东往龙岩、上杭、连城，西出长汀、瑞金，群峰绵延，地势险要，到处是高山峻岭、林木茂密，历来是兵家必争之地，也是中央苏区东部的一道天然屏障。中段是全线要冲，唯有两个通道，一个叫白衣洋，另一个叫刘坑口，两处相距二三公里，地处主峰，十分险要。
为迟滞东路国民党军对红军的进攻，罗炳辉、蔡树藩指挥红9军团和红24师充分利用居高临下的有利地形，在最高的几个山峰上构成周密的主阵地带，以大小据点组成交叉火力。主要据点设在几个山顶上，挖下深沟，并用大木头盖成掩体，又在上面铺一层二三尺厚的土，最上层伪装上草皮或树枝。阵地内各主要据点间，挖有交通壕，互相连接沟通。阵地前挖有外壕，用鹿砦和竹签作障碍物。鉴于红军防御部署的周密，连国民党军第36师师长宋希濂及其部属观察后都不禁啧啧惊叹，认为仅凭本师的火力难以摧毁红军防线，为此报告顾祝同，要求派飞机助战。
9月23日，正值中秋佳节。上午7时，松毛岭保卫战拉开序幕。国民党军东路军第36师等3个师向红军主阵地发起进攻，数小时内发射了J'L千发炮弹。几十架“黑寡妇”德制飞机尚未天明即来轮番扫射、轰炸。罗炳辉、蔡树藩、郭天民等亲临前线指挥。因敌人炮火猛烈，饭送不上去，红军战士已两餐吃不上饭，仍在坚持战斗。鏖战整日，红军扼守的阵地巍然屹立。入夜，红军战士们加紧补修工事。
25日，罗炳辉、蔡树藩奉命到瑞金开会时，松毛岭战斗仍在激烈进行，暂由郭天民和黄火青指挥。9月27日，国民党军在飞机和大炮的掩护下，开始向白衣洋岭进攻。红军凭借着步机枪和手榴弹等轻武器，冒着敌人的炮火，大量杀伤靠近阵地的敌人。成群的国民党军像蝗虫一般蜂拥冲上山峰，英勇的红军指战员在阵地上与敌人展开了激烈的白刃战。白衣洋岭上，硝烟滚滚，喊杀之声响彻云霄。敌人一批批蜂拥上来，被红军战士用刺刀和石块一次次打下去。至下午2时，红军在给进攻之敌以重创后，伤亡严重，主阵地工事大多被摧毁，被迫放弃白衣洋岭，向西侧山麓之钟屋村撤退。国民党军占领了白衣洋岭，但也付出了惨重代价。宋希濂刚登上主阵地最高峰，即被红军枪弹击成重伤，险些丧命。
9月28日，中革军委命令红9军团将防守阵地交给红24师，撤到钟屋村附近休整，准备接受新的任务。随即，郭天民、黄火青召集全军团团以上干部，传达军委新的指示，总结作战经验，组织部队转入休整，搞好生活和卫生清洁工作。当天，福建军区动员的1600多名新战士组成的新补充团，开到钟屋村补充红9军团。
红9军团撤下后，坚守松毛岭阵地的红24师仍然顽强抗击着国民党军的进攻。9月29日，国民党军第9、第36师在飞机和大炮的掩护下，再次向松毛岭发动猛烈进攻。下午2时许，红军左侧唐古垴阵地陷落，形势严重，影响很大。红9军团第7、第8团重又参战，于当晚乘敌立足未稳组织反击。经过多次反复争夺，终于将敌击溃，恢复了阵地。此战，歼敌百余人，但红军亦伤亡百余人，第7团团长刘华香负伤，第8团直到深夜才撤下来。9月30日，红9军团奉命西撤，转移到河田、长汀地区待命。
对于这一阶段的作战，罗炳辉曾回忆道：“飞机每天都轰炸我们。在战斗中，每隔两小时有十架敌机飞来。大量白军被打死打伤，我们的弟兄也有许多阵亡或负伤。不过，我们的部队被炸死的不多。我们的损失主要是大炮造成——我们有坚牢的防御工事，但敌人有重炮，而我们则根本没有，因此我们没法自卫。最糟的是那种穿透入山好几尺然后爆炸的炮弹。”
至此，第五次反“围剿”已持续1年之久。中央苏区军民全力以赴，进行了艰苦卓绝的斗争，付出了巨大代价，给予国民党军大量杀伤。但由于中共中央实行错误的军事战略和作战原则，使这次反“围剿”作战始终处于被动，红军遭到严重削弱，中央苏区大部丧失，失败的结局已不可避免。对此，罗炳辉和红军的其他将领一样，既感到揪心的疼痛，又忧心忡忡。心疼的是大好的革命形势转为被动，甚至陷入困境，大片的苏区土地丧失难以恢复，大批的红军战士在与敌人进行堡垒争夺中牺牲；担忧的是苏区的前途，党和红军的命运。为什么会失败？党和红军何去何从？出路在哪里？他的脑海中时刻闪现着这些问题，他在思索，在试图寻找若隐若现的答案。当然，困境丝毫没有改变他为革命、为人民奋斗牺牲的决心和信心，他相信，在党的领导下，总会走出困境的。
尽管第五次反“围剿”失败了，但有识之士知道这并不是罗炳辉和广大指战员的过错。罗炳辉所部在中央苏区的反“围剿”中担任外围作战，打游击，“牵牛鼻子”是很出名的，配合主力打了许多漂亮仗。他们经常钻在敌人几个师中间，像伞似的，要散开马上散开，要集中马上集中，一天一夜强行军一二百里是常事。中革军委副主席周恩来就曾高度赞誉红9军团为“战略骑兵”。1934年9月上旬，当幸世修被派到红9军团任第3师第8团政委时，周恩来对他说：“罗炳辉同志是个军事家，一位很能干的军事指挥员，作战很有经验，是一个久经考验的红色战将。他特别善于游击战、运动战，经验非常丰富，现在担任保卫苏维埃东线的大门，保卫中央，他是最可爱的一个将领，你去了以后，要在他的领导下，努力完成党交给你的任务。”黄火青曾深情地回忆道：“炳辉同志作为一个军团指挥员，他不在指挥所里指挥战斗，而是到第一线指挥战斗。行军打仗，他带上号兵和警卫员，走在前面，及时发现情况，摸清敌人虚实，当机立断，从容指挥。战斗中，炳辉同志处处争取主动，能把敌人吃掉就吃个干净，吃不掉就甩掉，决不与敌人拼消耗，打则必胜，挨打的仗，他绝不干。用他的话来说，就是不干‘蚀本生意’。由于亲临前线，情况明，决心大，常打胜仗，所以大家称他‘常胜将军’。”
