1934年8月，万源防御战达到了红4方面军原来设想的目的。已经将敌人全部吸引在万源一线的山谷中，战局开始转变，敌主力被分割，有生力量损失过半，部分部队在几个月的战斗中有的被歼、有的投诚，基本丧失了战斗力。
刘湘战前的许多许诺并没有落到实处，各部配合不力，加之战线拉长，补给困难，所有参战部队锐气大减。
红四方面军的领导认为反攻的时机已经到了。
红四方面军的出路在反攻，但从何处下手呢？在军事会议上，许世友发言了，他说：" 我研究过了，从地形上看，西线之敌隔小通江河对峙，山脉多南北走向，利于敌组织节节抗击，不利于我军突破和发动进攻。
东线敌军阵地与我成南北对峙，我部居高临下容量得手，反击成功，可顺着山脉走向直捣敌人后方。从作战对象看，西线为邓锡侯、田颂尧、罗泽洲、杨森等部，总兵力约50个团，东线为刘湘的80多个团，从哪儿下手，各有利弊。"
陈昌浩总政委说："你的分析是对的，现在东线敌强，西线敌弱呀！"
这时有人提议从弱处下手，将主要兵力调集东线作战，有人不同意这种提法，如何打，争论不休，最后徐向前说："还是请许副军长谈谈意见哟！"
许世友说："我认为东线反攻的时机比较成熟。"
徐向前问："为什么呢？"
许世友说："敌人围剿我军的作战计划大家是清楚的呀！东线第5路是刘湘的部队，是作战主力，几个月以来，他们是进攻最积极的一路，西线就不同了，各路都对刘湘存有戒心，在围攻过程中并没有完全按刘湘的指挥作动，每个将领都在以图自保，不怎么热心。
"我认为，如果我们在反攻时将打击目标放在西线，刘湘身为'剿匪总司'，他会主动派兵来增援的，这样以来，弱敌就变成强敌，反攻成功的把握就不大。如果我们将反攻的目标放在东线，对手只有刘湘部队，东线是不会积极出兵增援的，这对我军更有利。"
徐向前点头说："你的分析是对正确的，现在我们就围着刘湘的主力打。"
反攻方案就这样确定下来，徐向前向各部下达了任务。他宣布：为了确保这次反攻胜利，方面军总部决定只留两个师牵制西线敌人，把主要兵力集中到东线，以8个师组成反攻突击集团，围歼刘湘主力。红9军25师、26师为第一梯队，从青龙观突破后和红31军93师，红4军10师、11师，迅速向敌纵深发展。
8月9日深夜，反攻战役打响。
许世友率部进入阵地，三天之后，红9军26师、26师在许世友等人的指挥下，相继攻占敌纵深要点青花溪、田家坝防线。两天之后，许世友又率部继续向西南的长坝场追击敌人。
刘湘各部节节败退，就在这时，方面军总部主要领导的指挥意见却产生了分歧，失去了一些战机，这个责任主要在张国焘身上，反攻打响后，他主观认为应该将作战目标移到西线。
在追歼敌人的过程中，红军主力已经对万源正面之敌形成分割包围态势，这正是歼敌的最好时机，没有想到方面军总部却命令主力部队向东线靠拢。
按照正确的打法是红军主力应向东迂回、包围，渡过后河、中河后，由西向东顺着李家山、凤凰山、天龙山一线构筑工事，截断刘湘主力向宣汉、开江的退路，在这里将刘湘主力吃掉是完全有把握的，但指挥不一致了呀！
接到往西线开进的命令后，许世友火了，他说："这是瞎指挥呀！这样打下去，不是白白失掉了战机嘛！"
许世友的部队已将范绍增的第4师包围起来了，却让他们撤出阵地，这怎么行！
许世友在电话中对徐向前总指挥说："范绍增第4师离我们最近，这家伙是土匪出身，我们部队一向西移动，他就会跑掉，怎么能放掉他呢？"
徐向前问："你有何打算？"
许世友说："西进可以，但眼前这个师不能轻易放掉呀！机不可失，只有向东迂回，才能达到全歼刘湘主力的目的。"
徐向前说："你的部队原地待命，如何行动听我命令吧！"
此时，身为西北军事委员会主席的张国焘正在洪口一线，徐向前打电话向他报告了东线的战况，认为应该先围歼东线的刘湘主力部队。可是，张国焘仍不同意这种方针，他说："现在西线的敌人兵力弱，我们应该将主力调过来呀！"
徐向前说："现在主力都在东线，这里山大，不便于部队运动呀！"
张国焘生气了，在电话中说："将主力往西开进对我军有利，你们听我的就听，不听就算了。"
徐向前还想解释，电话却挂断了。
徐向前只好命令红军主力向西迂回。
许世友的判断是正确的，红军向西迂回并没有牵制住敌人，再次调头向东拦截刘湘的第1、2、3师时，已来不及了，此时，这三个师已分别进入宣汉城北、州河右岸，抢占领有利地形，并构筑了防御工事。
红军发起的东线反攻就此结束，并没有达到完全消灭刘湘主力部队的目的。
东线敌人溃败，西线敌人急忙调整部署，依托通江西岸山地，北起贵民关，南至江口，向东构筑防御工事，红军继续西进的困难很大。
徐向前率部与张国焘汇合，此时，战局越来越不利。
在这次军会议上，张国焘仍在坚持从西线反攻，他主张部队从巴中以东向北迂回长池、木门。徐向前指着地图说："这样不行呀！我们不能走这条路，走这条路迂回上去，就会再次让敌人跑掉。"
许多干部都不赞同张国焘的主张，认为主力部队应该出巴中，直插黄木垭、旺仓坝，进行一次深迂回，大包围，截断敌人后路，将敌主力消灭掉。
张国焘发现大家都不支持他的意见后就阴沉着脸离开会场。
徐向前对大家说："大家同意我们布置，就立即行动吧！这次一定要打好，这一仗我们是违背了张主席意图的，打不好，难以交差呀！"
事实证明，徐向前指挥是对的，前后不到20天，红军主力从达县以西出发，挥师向西，夜袭冷水坝，攻占得胜山后冒雨攻克了巴中城。
徐向前指挥红军实行纵深迂回，在黄垭一线激战一天一夜，歼敌 4000余人，俘敌旅长以下官兵上万余人，缴获长短枪7000余支，迫击炮40余门，子弹数万发。
接着，徐向前又指挥部乘胜追击，先后攻占了苍溪、南江、旺苍坝、广元。
许世友率领红9军也先后攻克了已失守的仪陇地区。
至此，刘湘围剿红军的计划化为泡影。刘湘在成都坐不住了，便通电辞去了"剿共"总司令和第21军长职务。
蒋介石复电勉慰刘湘，盼即复职，电文说："兄为乡为国，均应允负责到底，虽至一枪一弹，亦必完成任务。此实大局所关，亦即大义所在，中央眷念前功，倚畀尤为殷切，讵可轻率引去，动摇军心。"
但是，面对强大的红军，刘湘已深感难以完成围剿重任，只派代表邓汉祥赴庐山谒见蒋介石，并提出个项问题：一是各军不听从命令，又有一些黄埔生在四川挑拨离间，请示如何办理；二是作战经费开支浩大，以川东一隅之地的财源，自顾不暇，应请中央酌拨巨款，以便支应；三是作战消耗巨大，请即接济若干枪抱弹药，以利补充。
蒋介石当场表态：再电饬川中各军必须服从刘总司令命令，准先撤后报，如有假借中央名义挑拨离间者，准由拿办，并拨给现款50万元，炮弹若干发，迫击炮若干门。望邓转告刘湘即日复职。
刘湘很狡猾，并没有立即复职。
此时，红4方面军在自己的地盘召开了声势浩大的庆功大会，许世友兼师长的红9军25师73团和75团，分别获得了方面军颁发的"攻如猛虎"、"守如泰山"的奖旗。