1932年12月30日，国民党赣粤闽边区“剿匪”总司令何应钦下达了对中央苏区进行第四次“围剿”的计划。在这次“围剿”中，国民党共出动了50万人的兵力，分三路进犯苏区，企图一举歼灭我约4万人的红军主力部队。
对这次反“围剿”作战，周恩来和朱德仍然坚持毛泽东在前三次反“围剿”中运用的集中优势兵力，各个歼灭敌人的方针。但此时红一方面军尚在以博古为首的临时中央的错误命令下，攻打敌人重兵设防的城市南丰。周恩来数次电请中央改变这一决定，但临时中央和苏区中央局寸步不让，并且命令周恩来等“立即讨论并电告执行的具体部署”。
1933年2月7日，周恩来不得不向临时中央和苏区中央局提出攻击南丰的军事部署。但他声明：“上述部署不是呆板的，敌情地形有变尚须活用。”如强袭不成，“便须转移地区，攻宜黄、乐安调动敌人，于山地运动战中解决。”同一天，周恩来再次电请苏区中央局对此行动加以考虑，但苏区中央局和临时中央执意不理。周恩来、朱德只好在12日对南丰发起全线进攻。对于红军的强攻，敌中路军总指挥陈诚一面命令守军据城坚守，一面急调3个纵队增援，三路包夹，企图将红军主力合围于南丰城下，一举歼灭。
在此千钧一发的时刻，周恩来、朱德当机立断，不待请示苏区中央局和临时中央，立刻改变原有军事部署。13日晚，周恩来致电苏区中央局并转临时中央，说明南丰工事险要，我军强攻未克，伤亡较大，而敌援军将至。因而“我们遂改强袭南丰为佯攻，决心先消灭增援队”。从14日起，他们留下少量部队继续佯攻，并以一部兵力伪装主力，向东面的黎川方向转移，将敌第二、第三两个纵队向这一方向吸引，而将主力秘密撤至南丰西南的东韶、洛口、吴村地区隐蔽集结，待机歼敌，这一决策彻底地改变了整个战局的发展。
2月27日拂晓，敌军由于受红军佯动的迷惑，加上高山大雾和群众封锁消息，始终没有察觉红军主力所在，放心大胆东进。下午，敌军两个师进至黄陂圩、登仙桥附近地区时，周恩来等指挥我军主力出其不意发起猛攻。经过两天激战，几乎全歼这两个师，敌师长李明、陈时骥都成了俘虏，红军取得了第一回合的重大胜利。
敌遭到打击以后，将原来三路分进的战斗队形改为两个纵队前后重叠配置，实施中间突击。周恩来等这次又以一个军吸引敌前纵队冒然突进，使敌前后两纵队距离拉大。敌人不知是计，再次落入圈套。3月21日，当敌前纵队已到达甘竹，后纵队尚在草台岗，相距达数十公里之时，早已埋伏在此的红军，突然向敌猛攻，经过一天白刃相接的肉搏战，歼敌一个多师，残敌则狼狈逃回宜黄地区，已进至前方的三个师则仓皇逃回临川，红军取得了第四次反“围剿”的巨大胜利。
在这次反“围剿”中，周恩来、朱德首次创造了大规模的大兵团伏击歼灭战的宝贵经验，他们根据敌情的变化灵活用兵，用佯攻或伪装主力转移来迷惑并调动敌人，将大兵团兵力秘密集结，选择有利时机与地形，出其不意攻其一部，以迅速歼敌，这种大兵团伏击歼灭战的胜利，是红军不曾有过的。
1933年5月，周恩来被任命为中国工农红军总政治委员兼第一方面军总政治委员，继续在前方指挥作战。但随着9月份共产国际的军事顾问李德抵达中央苏区，他就一个人独揽了军事大权。这样，周恩来虽在前线，但对重大军事行动已丧失了指挥权，只能提出建议，而这些建议往往又不被采纳。如周恩来主张支持李济深、陈铭枢的福建人民政府，但未被采纳。1934年1月4日，周恩来等从前方返回瑞金，2月3日，他被任命为中革军委副主席，这以后，他对前线部队的指挥权实际上被剥夺。
在中央苏区这两年多的时间中，周恩来先后担任过红一方面军总政治委员、中国工农红军总政治委员、中央革命军事委员会副主席。他一直强调红军的正规化和高度集中化，并且对作战方针和红军建设方面提出了许多重要意见。
周恩来对集中优势兵力的原则作了解释：“我们要用少数的兵力放在次等方向，去抓住多数的敌军，以便抽出多数的兵力，在主要的突击方向，有把握地去消灭敌军。”
周恩来十分重视红军中的政治工作，在出席1934年2月的红军第一次全国政治工作会议时，他指出政治工作是红军的生命线，对加强红军政治思想建设起了重要的作用。
周恩来还要求红军严格遵守纪律，“让群众认识真正是他们自己的军队”。他还对方面军进行了集中的训练和改编，以提高其战斗力。他对各苏区的电台工作也很重视，要求重视电台工作人员，以保证联系的通畅，加强红军的统一指挥。
周恩来重新掌握部队的实际指挥权，开始实行战略性转移。历经通道会议——黎平会议——猴场会议——遵义会议，中国革命实现了伟大的转折。
由于第五次反“围剿”的失利，1934年10月，红军不得不走上漫长的长征路。1934年春，中央就有了转移的思想，随着反“围剿”的失利，这一思想成为现实。为了准备出发，中央成立了博古、李德、周恩来组成的三人团，这个三人团主要负责转移的军事方面的准备，总共开过两次会。实际工作中，政治上由博古作主，军事上由李德作主，周恩来作为三人团的一员只是督促军事准备计划的实行，并不能参与决定所有的事情，事情的决定权在博古和李德手中。
1934年10月10日，中共中央和红军总部从瑞金出发，率领红军主力及后方机关共8.6万余人开始长征。长征开始后，李德、博古由冒险主义、保守主义一变而为逃跑主义，继续使红军遭受重大损失。
当时摆在红军前面的有四道封锁线，面对敌人的重重围堵，李德、博古“只是命令部队硬攻硬打，企图夺路突围，把希望寄托在与二、六军团会合上。”广大红军指战员“在广西会县以南湘江东岸同敌人激战达一星期，竟使用大军作甬道式的两侧掩护，虽然突破了敌人第四道封锁线”，但湘江一役“是离开中央根据地打得最激烈也是受损失最大的一仗。这时，红军由江西出发时的86万余人，经过一路上的各种减员，过了湘江，已不足4万人。”在湘江战役中，周恩来一直坚持在湘江东岸的渡口，指挥部队抢渡，他焦急地询问毛泽东渡江没有，当他看到毛泽东大步走来时，立刻迎上去，请他迅速渡江。毛泽东说：咱们一起过江。周恩来说：你先过，我还要在后面交代任务。
渡过湘江后，红军终于跳出了敌人的重围，但其处境仍然相当危险。蒋介石已经看清了红军的战略意图，在通往湘鄂西的通路上部下了重兵，设下了一个口袋，企图在这里围歼红军的主力。如果仍按照原定的行军计划，红军前往湘鄂西与二、六军团会合的话，那无异于带领中央红军全部主力往敌人预先张好的口袋里钻，后果将不堪设想。
在这一关键时刻，博古、李德因为军事的失利，既感到责任重大，又一筹莫展，痛心疾首，而广大红军指战员则对前途充满了迷茫，不知这种打败仗的日子还会持续多久，可以说，当时整个红军处在一种彷徨的境地。面对这支处于不利境地而全军上下又情绪低落的部队，当时能处理一切问题的领导核心和最高权力机构“三人团”中，只有周恩来一人在积极工作，维持局面，担负起了部队的实际指挥。
1934年12月12日，在中央红军攻占湖南通道县后，中央军委召开了一次紧急会议。周恩来在会上支持毛泽东提出的放弃和二、六军团会合，西进贵州的建议，虽然会上多数人赞同毛泽东的建议，“但仍然未能说服李德等人”。所以中央军委未作出正式决定，与红二、六军团会合的计划仍未放弃，但是，行动的路线已经变化，会议决定了红军向贵州前进，相机进占黎平。这是一个重点转折的开始。
1934年12月15日，红军攻克黎平。17、18日，周恩来在此主持召开了政治局会议，这是一次讨论红军今后战略方向的会议。周恩来在会上对李德“发脾气了”，说李德很主观，坚持死打硬拼，什么人的话都听不进。李德主张折入黔东，这也要陷入蒋介石的罗网。毛泽东主张到川黔边建立川黔根据地。周恩来采纳了毛泽东的意见，决定循红二方面军原路西进渡乌江北上。会议通过了《中央政治局关于战略方针之决定》，决定在以遵义为中心的川黔边地区建立新的根据地。这一决定是红军战略转变的开始，避免了红军覆灭的危险，并为遵义会议的召开作了思想上和组织上的准备。
这一次会议也是周恩来与李德等人决裂的开始，表现为他在军事上已不再听从李德的瞎指挥，而是开始接受毛泽东的意见。他这时对毛泽东的支持，对重新确立毛泽东对党和红军的领导关系极大。
黎平会议后，红军迅速前进到瓮安县猴场，准备渡乌江向遵义进发，但此时博古、李德竟提出不过乌江，而要求部队回头去湘西与红二、六军团会合。在这种情况下，中央政治局于1935年1月1日在猴场召开会议。会上，周恩来与大多数与会者一致批评了博古、李德的错误军事主张，重申黎平会议的决定，提出了渡过乌江后的行动方针。还决定“关于作战方针，以及作战时间与地点的选择，军委必须在政治局会议上做报告。”这就从组织上改变了李德一个人独掌军权的情况，也意味着“处理一切”的“三人团”已名存实亡，猴场会议标志着周恩来与李德等人的彻底决裂。
1月7日，红军占领遵义。1月15日至17日，在遵义召开了在中国共产党历史上具有转折性意义的政治局扩大会议。这次会议是王稼祥同毛泽东商议后由他出面提议，并得到洛甫、周恩来、朱德等支持而召开的。周恩来是这次会议的筹备者和组织者，他不仅从思想、组织等大的方面认真安排，连具体的事务也亲自过问，表明了他对这次会议的重视与关注。
在会上，博古作了主报告，周恩来作了副报告，两人都对第五次反“围剿”的失败作了分析。周恩来与博古将第五次反“围剿”失败的原因推诿为客观上敌人的强大不同，他从主观上作了检查，他指出失败的主要原因是军事领导的战略战术的错误，并主动承担责任，作了自我批评，也批评了博古和李德。周恩来的自我批评给予了毛泽东的发言以有力地支持，也对李德与博古产生了分化作用，促使了“三人团”的解体。李德是“完全坚决的不同意对于他的批评”，博古却受到周恩来这种态度的一定影响，不得不承认在个别战略和战术决策上有错误。
在博古与周恩来的报告后，张闻天根据他和毛泽东、王稼祥共同草拟的提纲作反对“左”倾军事路线的报告，毛泽东也作了长篇发言。周恩来在此后再次发言，他批评了李德、博古的错误，表示完全同意毛、洛、王提出的提纲和意见，并全力推举由毛泽东来领导红军今后的行动，这一倡议得到与会多数人的赞同和支持。虽然在当时最重要的军事领导上仍确定以周恩来为首，毛泽东为周恩来军事指挥上的帮助者，但此后的军事行动，周恩来却处处尊重毛泽东的意见。可以说，毛泽东在遵义会议上确立在党和红军中的领导地位是和周恩来分不开的。在会议结束后，为了更好地指挥作战，毛泽东、周恩来、王稼祥组成“三人军事小组”，负责指挥红军行动。
遵义会议上的周恩来。在从通道会议——黎平会议——猴场会议——遵义会议这一中国革命转折点的全过程中，每一环节都与周恩来的努力是分不开的。这一过程，也是周恩来从在思想上与毛泽东趋于一致到对毛泽东的思想和路线理解加深和主动接受的过程，也是两人开始更好合作的过程。
遵义会议后，红军在毛泽东和周恩来的指挥下，四渡赤水，巧渡金沙江，摆脱了数十万国民党军的围追堵截，取得了战略转移中关键性的胜利。1935年6月，中国工农红军一、四方面军在长征途中会师。在26日举行的两河口会议上，周恩来首先作报告，阐述了在松潘、理县、茂州一带不利于建立根据地，必须北上到川陕甘去的理由，指出要实现这一战略方针，部队一定得高度机动，意志必须得坚决统一。在毛泽东、张国焘、朱德等相继发言后，周恩来作了结论，指出红军要转入反攻，建立根据地，赤化川甘陕。会议一致通过了《关于一、四方面军会合后战略方针的决定》，批评了张国焘向川康边退却的错误主张，确定了“集中主力向北进攻，在运动战中大量消灭敌人”，“创造川陕甘苏区根据地”的战略方针。周恩来的报告和会议决定为实现我党我军北上抗日和领导全国抗日运动的伟大战略目标奠定了基础。
6月29日，中央为团结张国焘共同执行中央北上的战略方针，政治局常委会议决定张国焘任军委副主席，但张国焘自恃兵力雄厚，对此仍不满意，提出要解决“组织问题”，并通过陈昌浩提出由他任军委主席，并要有“独断决行”的权力，为顾全大局，周恩来提出把他担任的红军总政委一职让给张国焘。于是在7月18日的芦花政治局会议上，决定由张国焘任红军总政委并为中革军委的总负责者，周恩来调中央常委工作，但在张未熟悉工作前，暂由周帮助。这样，既照顾了张国焘的要求，军权又没让他全抓去，同时这也说明了周恩来的大度，为了党的利益不计较个人得失。
张国焘在其欲望未得到全部满足后，实行拖延战术，殆误战机，松潘战役的部署也不得不放弃。在随后的两个月中，张国焘对中央作出的正确决定都持反对意见，一心南下，并在9月9日电令陈昌浩，提出“彻底开展党内斗争”，企图分裂和危害中央。中央得到叶剑英密报后，周恩来与毛泽东、张闻天、博古、王稼祥紧急磋商，确定中共中央和红一、红三军立即北上，周恩来率后梯队殿后。9月12日，政治局在俄界召开会议，作出了《关于张国焘同志错误的决定》，并决定以彭德怀、林彪、毛泽东、王稼祥、周恩来为“五人团”，负责处理一切重大军事行动。
会后，红军一举突破腊子口天险，10月19日，抵达陕甘根据地的吴起镇，红一方面军的战略大转移宣告结束。在这场二万五千里的长征中，周恩来凭借长期革命斗争的丰富经验，清醒的头脑，以及在党内的威望和影响，为长征的胜利做出了巨大的贡献。
