１９３５年１０月２４日，红三十军、九军二十七师从阿坝州懋功出发，以迅猛之势，击溃杨森残部，穿越终年积雪的夹金山，向宝兴、天全、芦山三县发起进攻。
１１月１日，中纵队一举攻占宝兴，乘胜进占灵关镇，接着连续打垮敌刘湘教导师之一个旅一个团的阻击，直逼芦山城下。右纵队攻克西康金汤镇后，继下天全以西紫石关、大岗山，击溃刘湘模范师的一个旅，１０日占天全城，随即向东迂回，协同中纵队包围芦山。１２日攻克芦山。１０余日内，红军占领了邛崃山以西、大渡河以东、青衣江以北和懋功以南之川康边广大地区，毙、俘敌１００００余人，击落敌机一架。
随后，红四方面军决定向名山、邛崃进击，乘胜东下川西平原。刘湘为阻止红军攻势，屏障成都平原，遂急调其主力王缵绪、唐式遵等部以及李家钰部，集结于名山及夹门关、太和场、石碑岗，连同原来当地敌军共达８０余团。
１１月１３日，红四方面军中纵队全部及右纵队第四军集中１５个团的兵力，由五家口向朱家场、太和场之敌发起攻击，１４日占领该地，击溃敌暂编第二师两个团。１６日攻占百丈镇，打退敌６个旅的反扑。然后沿百丈通邛崃大路攻击前进，至下午４时，相继占领黑竹、治安场、王店子。但攻势很快即在敌优势兵力的阻击下受挫。
１９日拂晓，敌１０多个旅在飞机、大炮掩护下，由北、东、南三面向红军突出于百丈地区１０余里长的弧形阵地反扑，广大指战员忍着疲劳寒冷在山谷、烂田和松林中与优势之敌展开浴血苦战。子弹打光了，就与敌人反复进行白刃搏斗。有的战士手臂打断了，就用牙齿咬着拉火索将手榴弹拉响，与冲到身边的敌人同归于尽。
经过连续七昼夜的激战，毙、伤敌１５０００余人，红军伤亡近万人，主力受挫。被迫于２１日撤出百丈。百丈失利证明了毛泽东同志说过的南下是绝路的正确论断。这次战役历时１８个昼夜，仗愈打愈大，是南下以来最剧烈的一次战役。百丈战役后，全军于当月撤至天全芦山宝兴三县休整并准备过冬。
百丈关战役的经过，原国家主席李先念于１９３５年撰文进行了总结。