1930年7月25日，彭德怀指挥着红三军团，迅速渡过长沙城外的架梨河，坚定地向长沙城发起了猛攻。他们先后突破了一层又一层敌人所构筑的防御工事，经过殊死搏斗，逐渐逼近长沙城东的阵地。就在次日黎明前，红三军团成功攻破了敌方五个团的防线，并在天刚亮的时候，彻底占领了长沙全城。
回忆起这场战役，彭德怀满怀自豪地说：“这场战斗，我们在三天内进行了四场激烈交锋，行军路程达到了145里左右，经历了伏击、进攻和坚守阵地的多种战斗形式。我率领的八千红军将士，竟然打败了人数超过三万的敌军，这在军事历史上实属罕见。” 的确如此，彭德怀将八千兵力运用得当，成功击溃了敌方三万余人的强大阵营，创造了一个军事奇迹，这也是红军时期中共历史上唯一一次成功攻下省会的案例。
彭德怀的部队在长沙城内占领了整整十一天，直至8月6日的黎明时分，他们才决定撤出这座城市。在攻打长沙的过程中，城内的美、英、意以及日本驻军的炮艇见状纷纷感到恐慌，迫使当时在长沙的外国侨民迅速撤离。然而，就在长沙被占的第二天，他们又纷纷返回。在湘江上驻锚之后，这些炮艇对长沙城展开了持续四天的猛烈炮击，猛烈的轰炸引发了城市内大火，数以千计的百姓在这场灾难中命丧当场。
在外国炮艇的掩护下，曾在红军进攻时狼狈逃窜的敌军湖南省主席何键决定调兵遣将，准备进行反攻。为此，彭德怀紧急下令红八军坚守长沙城，而他则亲自率领部队驻扎在城外的易家湾。到了8月3日黄昏时分，红军与来自平江等地的乡亲们开始撤离长沙城。他们带着印刷机、白纸、大米、现金以及从敌人那里缴获的各种物资，但由于物品过于庞杂，难以一一搬运，彭德怀无奈下令利用火车进行运送。
结果，铁路工人驾驶着仅有的一辆火车头和三节车皮，连夜不停地穿梭于长沙与赣西北的铁路支线，先后运送伤病员，然后再将缴获的物资转移。这趟火车在三天三夜的时间里不停往返，完成了艰巨的运送任务。该过程被陈冠任著、中共党史出版社出版的《中国人民解放军十大元帅：解放军十大统帅鲜为人知的历史》一书详细记录，书中讲述了彭德怀带领部队攻克长沙的全貌，并因其出色的内容而成为该社的年度畅销书，曾一度位列中国军事畅销书排行榜的第一名（如图所示）。
