在红一方面军节节胜利的同时，张国焘正带着红四方面军南下往绝路上走。
卓木碉会议之后，张国焘加紧制定南下作战方案。8万红四方面军指战员在藏区和雪山草地上水土不服，饥一餐饱一餐地往南走。张国焘为了鼓舞士气，提出了一个颇有诱惑力的口号：“打到成都吃大米”。
1935年10月8日，许世友率红四军来到大金川河岸边，发现强渡难以成功，眉头一皱，想起中孔明草船借箭的故事，顿时一条妙计涌上心头。晚上，许世友命令从河的上游放下8只木筏，上面放置着一批衣冠整齐的稻草人。对岸的敌人果然中计，把注意力和火力全都集中到了稻草人身上。接着，许世友命令红军战士从不远处登上7只小木船。偷渡过河的红军很快就把敌人打得晕头转向，弃甲而逃。红四军乘胜进击，相继攻下绥靖和丹巴。10月15日，红九军击溃了两河口杨森部守敌，连续急行军500里，夺取了抚边。月黑风高之夜，九军二十七师神兵般到达了达维镇。红军战士摸进街时，敌人还在睡大觉。敌第四旅旅长高德州听到枪声才从美梦中惊醒过来，他顾不上穿衣服就落荒而逃，跑到夹金山下时，才发现自己只穿了一条大花裤头。紧接着李先念率三十军攻占了懋功。12天的时间，红四方面军击溃川军6个旅，把川军打得落花流水，取得了绥丹崇懋战役的胜利。
初战告捷，张国焘心花怒放，侥幸取胜的心理更甚。1934年10月20日，张国焘欣然以“军委主席”的名义下达了《天芦名雅邛大战役计划》。
10月27日，红四方面军第二十军八十八师翻越夹金山，居高临下冲击驻守在山脚的川军杨森部一个团。川军丢了魂似的沿着隘路猛跑，仅被挤下深渊丢掉性命的就有200多人。11月1日，王树声率部占领了宝兴县城，接着又进逼芦山城。与此同时，许世友找来采药农民当向导，带着红四军用大刀披荆斩棘，开出一条路来，只花了一天一夜就翻过了夹金山，于11月8日抵达紫石关下。紫石关地势险要，只有山间一条小路，易守难攻。守军刘文辉部袁国瑞旅做梦也没想到，红军竟然从悬崖绝壁爬上来。在红军的内外夹击下，敌人弃关而逃，逃到天全城外，但守城的刘湘部郭勋祺师不肯开门，还向袁旅士兵扫射，扬言“把这些杂牌部队清除掉，我们好去打红军”。9日，红军采取夜袭的战术攻进了天全县城，敌师长郭勋祺跳墙而逃。12日，红军又攻占了芦山县城。
仅10多天，红四方面军势如破竹，连克宝兴、天全、芦山三县，歼敌5000多人，控制了大渡河以东、懋功以南、邛崃山以西和青衣江以北大片地区，造成直下川西平原、威胁成都的态势，这令蒋介石和四川军阀极为震惊。
对此，张国焘喜形于色，得意忘形。他以中央的名义给在陕北的中共中央发去了以下电报：
这一胜利打开了川西门户，奠定了建立川康苏区胜利的基础，证明了向南不利的胡说，达到了配合长江一带的苏区红军发展的战略胜利，这是进攻路线的胜利。甚望你们在现地区坚决灭敌，立即巩固扩大苏区和红军。并将详情电告。
张国焘已被胜利冲昏了头脑，没有想到他的南下方针与行动正在把红四方面军拖入危险的境地。
朱德这时提醒张国焘及红四方面军将领：部队已经打出了川西高原的山险隘口，作战将由山地战、隘路战变为平地战、城市战，由运动战变为阵地战、堡垒战，要特别加强防空。
地形变了，打法也得变，如何组织对空射击、防空隐蔽，朱德提出要作认真研究，但张国焘等人不以为然。
蒋介石对川军的节节败退非常恼火，他一面让薛岳率“中央军”前去“进剿”，一面严令重庆行营主任顾祝同和参谋长贺国光亲临前线与刘湘一道指挥。这时的刘湘如惊弓之鸟，唯恐川西平原有失，成都难保，老巢完蛋。他向四川各路军阀紧急呼吁：摒弃前嫌，共同抗击红军。同时，急调其主力王瓒绪、唐式遵、范绍增等部，星夜赶赴名山及其东北的夹门关、太和场、石碑岗地区，拦截阻击红军。当他的部下范绍增率部到达邛崃县时，刘湘特地在郊外迎接，在草亭设宴为范绍增等人接风洗尘，一副礼贤下士的姿态。凡是能调动的力量，刘湘这时都设法收买和拉拢。一时间，刘湘搜罗到不少反动势力，并把他们编入了他的“特组义勇队”。
11月13日，红四方面军集中了15个团的兵力，向朱家场、太和场发起猛攻，把敌人的两个团打得溃不成军，丢盔弃甲。16日，红军攻下了邛崃、名山大路上的重镇百丈，土肥粮足、人丁兴旺的川西平原就近在红军眼前了。
19日，川军集中了80个团20万的优势兵力大举反攻百丈地区仅有15个团的红军。敌人从东、北、南三面向红军进攻，百丈关决战由此拉开了序幕。
百丈，又称百丈关，位于名山至邛崃间的大路上，是雅安通向成都的必经之地。这一带地势开阔，除了靠近百丈关的挖断山是横断公路的一座小山，其余无险可守。这样的地形适合大兵团作战，而对擅长游击战和山地攻坚战的红军极为不利。
以前，川军总是以保存实力为目的，一般都是被红军赶着跑，而百丈关一仗，川军却如狼似虎地向红军扑来。之所以会这样，是因为川军已经意识到，红军正把他们往死路上逼，红军一旦进入川西平原，他们谁都不会再有好日子过了。因此，川军誓与红军在百丈决一死战。刘湘以总指挥的名义给川军官兵们下达命令：凡有临阵退缩，畏敌不前，或谎报军情，作战不力者，一律军前正法；总指挥有权枪毙师长，师长有权枪毙旅长，旅长有权枪毙团长，团长有权枪毙营长，营长有权枪毙连长，连长有权枪毙排长，排长有权枪毙士兵。川军专门配备了督战队，发现逃跑者格杀勿论。
19日，百丈关战役一打响，敌人就集中强大炮火，向红军阵地猛烈轰击。从黑竹关到百丈关十多里的战线上，硝烟弥漫，爆炸声、枪炮声、喊杀声不绝于耳，敌我双方都打红了眼。敌人的飞机轮番轰炸，重磅炸弹一颗接着一颗地向着红军阵地疯狂轰炸。敌人企图用两个旅的兵力通过稻田进占百丈，而占据碉堡的红军用几十挺机枪猛烈地扫射，只见整营整连的敌军被击毙在稻田里，横七竖八，尸横遍野。但川军的后续部队不断增援，丝毫没有减弱攻势。
红军指战员愈战愈勇，红八十八师有一个班，打得剩下3个战士。但是，这3个战士却像钉子一样坚守在那片树林中，死死扼守着阵地，以一当百地和敌人厮杀着。
川军第三十一团团长谢浚则像输红了眼的赌徒，准备进行最后的拼命一搏。他命令把白花花的银圆一筐一筐地抬上前线，以每人20块大洋的悬赏来组织敢死队。尽管如此，至下午3时，川军还是被英勇的红军打退了然而就在此时，敌人的飞机突然如黄蜂般飞临上空，对着红军狂轰滥炸。红军战士只好四散隐蔽，不少人被炸伤或炸死。敌人的援兵也跟了上来。敌人乘机反扑，红军被迫退入百丈镇中与敌人巷战。危急关头，红四军十师师长陈锡联率部前来增援，击毙了土匪出身的川军敢死队头目王廷章。川军见势不妙，纷纷朝镇东退却。川军团长谢浚站在东桥头提着大刀拦阻，却无法阻止川军的退却。气急败坏的他索性往地上一躺，号叫着：“与阵地共存亡，后退者杀无赦！”就在这时，川军的援军又来了，与红军在镇上展开了激烈的拉锯战，形成了对峙的局面。谢浚打了一天，全团伤亡过半，非常狼狈。
20日凌晨，气急败坏的谢浚下令四处纵火，烧毁百丈镇内的民房。风助火势，烧得很猛。当红军和镇上居民救火时，川军就用机枪扫射，滥杀无辜。黎明时分，镇东已化为一片灰烬，镇西房屋由于红军奋力扑救才得以保住。徐向前亲自来到百丈镇指挥。红军战士冒着浓烟烈火与敌人拼杀。百丈镇及其附近的水田、山丘、深沟都变成了敌我厮杀的战场，杀声震野，尸骨错列，血流满地。
11月下旬，薛岳率领的国民党中央军又从南面压了过来。鉴于敌我力量悬殊，持久对峙对红军不利，红四方面军只好放弃原来的计划，撤出百丈地带。在敌人的重兵压迫和堡垒封锁下，红四方面军南下或向东出击已无可能。
百丈关决战是红四方面军南下以来打得最为惨烈的一场恶战。正如徐向前所说：百丈战斗，是一场空前剧烈的恶战，打了7天7夜，我军共毙敌15000多人，自身伤亡也将近1万人。敌我双方，都打到了筋疲力尽的地步。其惨烈程度在长征时期仅次于湘江战役。
百丈关决战，也是张国焘南下由胜利走向失败的转折点。红四方面军因此陷入了被动挨打的困境之中，被迫后撤至天全、芦山、宝兴地区。这一带物产不丰，人口稀少，红军的兵员、装备都发生严重困难。这年的冬天下了十年来罕见的大雪，对红四方面军来说，无异于雪上加霜。到年底，红军已由9月份的8万多人锐减到4万多人，损失近半。1936年初，红四方面军被迫翻越雪山，向道孚、炉霍、甘孜一带转移，进入到人烟更为稀少的藏区。
这次南下失利，使得越来越多的红四方面军指战员意识到南下方针是错误的。张国焘也不得不承认：“我们的南下计划，显然没有什么收获。”1935年9月毛泽东的严重警告——“南下是绝路”，这时得到了证实。