20日晚，紅軍各部先后進入攻擊位置。這時，敵第11師到達徐莊以南地區(qū)，第59師殘部到雷公嵊附近，第9師在東陂掩護。當(dāng)?shù)厣铰菲閸?，行軍困難，第11師就地露營，不久，其前衛(wèi)部隊同紅軍第5軍團一部接觸，全師轉(zhuǎn)入就地防御。

21日拂曉，周恩來和朱德指揮紅一方面軍向進入草臺崗地區(qū)的國民黨軍主力第11師發(fā)起攻擊，以一部兵力鉗制東陂地區(qū)的敵第9師，切斷該師與第11師的聯(lián)系。聶榮臻和林彪督促紅軍按命令規(guī)定的時間出發(fā)，拂曉已向敵軍占領(lǐng)的黃柏嶺前進。黃柏嶺是緊臨草臺崗的制高點，高約五六百米，不攻下黃柏嶺即無法攻下草臺崗。紅軍沖鋒肉搏，發(fā)起猛攻，敵軍第11師居高臨下，憑火力進行頑抗，戰(zhàn)斗最激烈的時候，敵人的飛機來助威，到處扔炸彈。聶榮臻和林彪等在前沿陣地指揮，也被炸彈的氣浪推倒在地。他們站起來拍拍身上的塵土，繼續(xù)指揮戰(zhàn)斗。下午，紅軍終于將黃柏嶺上的敵人第11師解決，守敵兩個團在突圍中也大部被紅軍殲滅。右翼隊紅軍攻占了龍咀寨陣地，殲敵約兩個團。至此，敵第11師大部被殲。

在紅軍攻殲敵第11師時，羅卓英督令敵軍第59師殘部和第9師一個團積極進行援救，在雷公嵊南端和大排地區(qū)遭到紅軍嚴(yán)重打擊。第11師被殲以后，敵軍各部隊紛紛后撤，敵人的第四次“圍剿”就基本被打破了。

這次草臺崗戰(zhàn)斗，消滅了蔣介石的嫡系部隊，即陳誠賴以起家號稱沒有打過敗仗的國民黨軍第11師（只逃走了不過一個團的兵力），師長、旅長、參謀長分別被擊傷，三個團長被擊斃。旅長黃維坐著擔(dān)架逃出了根據(jù)地。

總計黃陂、草臺崗兩仗，共殲滅蔣介石嫡系部隊三個師，俘虜敵人一萬多人，繳槍萬余支，并繳獲新式機槍三百挺，大炮四十門，創(chuàng)造了紅軍戰(zhàn)史上前所未有的大兵團伏擊戰(zhàn)的范例。

聽到消息毛澤東很高興。他在當(dāng)年的《紅色中華》第97期上寫文章稱之為“空前光榮偉大勝利”，給了蔣介石以“最致命的打擊”。1936年，毛澤東在陜北時曾經(jīng)對埃德加·斯諾說：“1933年，南京開始第四次，也許是敗得最慘的一次'圍剿'。這一次紅軍第一仗就把敵兩個師解除了武裝，俘虜了兩個師長。敵第59師被部分消滅，第52師被全部消滅。”“蔣介石最精銳的部隊國民黨第11師，接著也被消滅，幾乎全部被繳械，師長受了重傷。這幾仗構(gòu)成了決定性的轉(zhuǎn)折點，第四次'圍剿'隨即結(jié)束?！?

當(dāng)國民黨軍第52、59師在宜黃、樂安一帶被包圍時，糧彈均絕，蔣介石派飛機向兩師投送子彈。這兩個師覆滅后，蔣介石給陳誠發(fā)“手諭”說：“惟此次挫失慘凄異常，實有生以來惟一之隱痛！”

周恩來和朱德在領(lǐng)導(dǎo)第四次反“圍剿”戰(zhàn)爭過程中，吸取了前三次反“圍剿”戰(zhàn)爭的寶貴經(jīng)驗，堅持毛澤東的正確的作戰(zhàn)原則，發(fā)揮紅軍的特長，主張用運動戰(zhàn)輔之以游擊戰(zhàn)來打破敵人的進攻，而反對陣地戰(zhàn)、攻堅戰(zhàn)和堡壘戰(zhàn)，并曾就作戰(zhàn)方針和戰(zhàn)役部署等問題向后方中央局進行過多次抗?fàn)?。周恩來所堅持的雖然和毛澤東的軍事戰(zhàn)略思想基本一致，但作為軍事家的周恩來，也有他自己的創(chuàng)造，紅軍首創(chuàng)大兵團伏擊戰(zhàn)法，連續(xù)殲敵3個師，繳獲槍支萬余。