年7月，新四军军部在军长叶挺、副军长项英等指挥下，由皖南岩寺北上，进驻泾县云岭，统一指挥南方8省红军游击队改编的新四军部队，开展华中敌后抗战。
项英、周恩来、叶挺年秋，日军为保证长江沿线的交通安全，吸引并击溃新四军江南部队，战略配合其西向进攻重庆和昆明的部队，从苏南调来第15师团和第17师团，从杭州调来第师团等部约余人，在伪军余人的配合下，由三木石太郎统一指挥，兵分三路，对皖南进行第二次联合“大扫荡”。其主力一路约余人、骑兵余人，在飞机掩护下，从南陵、繁昌扑向新四军军部云岭，妄图一举消灭新四军军部，并掠夺新四军秋收粮食。
此时新四军下属四个支队分散在各地作战，军部作战兵力除了从江南调回军部的第1团、第3团，只有1个特务营，其他就是直属机关、教导总队等，总计余人，而军部兵站有各类重要物资和装备，一时难以转移。
周子昆、袁国平、叶挺、陈毅、粟裕面对日军大军压境，军长叶挺、副军长项英、参谋长周子昆、政治部主任袁国平等紧急开会，讨论是打还是撤的问题。考虑到云岭地形易守难攻，且附近有国军多支部队驻防，如新7师在青阳，第18师和第40师在宁国，第25师在南陵近郊，新7师在太平县，可以要求支援作战，于是决定应战：以3支队一部在南陵至青阳公路沿路阻击，以主力第1团、第3团进至云岭东北的三里店、汀潭一线，占据有利地形设防，这里是日军进攻云岭的必经之路。叶挺亲率军直属队和教导总队一部为预备队。项英、袁国平、周子昆等率领军部机关人员暂时向汤村转移。
10月2日，日军沿两条从戴会桥、三里店通向汀潭村的公路进攻，新四军1团在叶挺和1支队副司令兼团长傅秋涛指挥下，利用有利地形打击和迟滞日军。
傅秋涛4日中午，日军进入新四军第一道伏击圈，凭借优势兵力发起轮番进攻，1团且战且退，杀伤日军数百人。
5日下午2时，日军总指挥亲率大队人马赶到乌龟岭进攻，并出动飞机狂轰乱炸，新四军早就做好了准备，未受大的损失。黄昏时，新四军又在管岭、小岭进行阻击，再次重创日军。
叶挺6日凌晨，叶挺致电国军，要求配合作战，并封锁青戈江，防止日军进攻泾县县城。
为了避免劣势兵力和火力下与敌人打阵地战拼消耗，新四军第1团于7日凌晨撤离三里店，并布置在田坊、草鞋店和南陵左坑一带设防。
日军于7日佛晓占领三里店后，立即兵分三路，一路向东进攻田坊，一路进攻草鞋店两侧高地，另一路进攻汀潭村。新四军在田坊打退日军3次进攻，在草鞋店将进攻之敌打得后撤而去。
新四军在通往汀潭的路上设伏，一举歼灭了前来进攻的日军骑兵。日军又派出余人进攻，并有飞机掩护轰炸，在打退日军2次进攻后，新四军于7日晚向汀潭东山转移。
占领汀潭的日军本想进攻云岭，但发现周围有新四军重兵把守，加上伤亡较大，便打算休息一晚后再进攻。而新四军并未给敌喘息之机，彻夜分头进攻骚扰日军。8日凌晨，叶挺指挥主力部队出击，与汀潭之敌展开多次厮杀，反复争夺。屡受打击的日军放弃了进攻云岭的进攻，转而兵分三路，经大岭、小岭进攻泾县县城。
泾县保卫战要图驻泾县的国军第52师为保存实力，不但不封锁江面，且不战而逃。8日上午，日军渡过青戈江，占领井坎汪、盐潭洲、沙河里等村庄，然后兵分两路，一路经马罗子岗进攻官塘，一路经张家竹园、赏溪桥进攻泾县县城，攻入县城后烧杀抢掠。
叶挺率指挥所进至西峰山附近高地后，再次与国军第52师联络，但52师仍按兵不动。
周子昆叶挺亲率教导队东渡青戈江，并指挥新四军主力攻打泾县县城，参谋长周子昆传令：1支队副司令兼1团团长傅秋涛率1营攻打南门，1团副参谋长张铚秀率2营攻打东门，3营和特务团进至赤滩阻击。8日下午3时，新四军4个营攻入泾县县城，日军从北门撤逃。
前排中为张铚秀此时，国军驻宁国的第40师和18师，驻青阳县的师等奉命增援新四军，于8日进入泾县，分别在白塔寺山、高岭、岩寺山、马鞍山、西峰山、狮子山、白虎山等地设伏，以拦截日军，驻太平县的国军新7师则配合新四军追击日军。
9日，日军越过箬帽山、桐山冲，窜至桑坑，遭遇埋伏于天官山的国军第52师1个团袭击，大部被歼灭。
而在画眉岭和官塘口宿营的日军与在幕山宿营的日军会合后，沿泾县至宣城公路东窜，遭到据守西峰山的国军第52师1个团阻击，无法突破，不得已转向罗家冲，经琴溪向赤滩方向逃跑，沿途遭到国军第18师和40师等部阻击。
日军在飞机掩护下，由三木石太郎指挥，于10日由赤滩新店渡过青戈江，兵分四路沿宣城的杨柳铺、南陵的戈江镇向北面的南陵逃去。新四军随后追击，夺取了南陵县城，日军继续向北，逃回芜湖。
云岭新四军军部旧址泾县保卫战历时7天，新四军以少胜多，在国军数个师配合下，挫败了日军进攻云岭军部的企图，夺回了泾县县城和南陵县城，共消灭日伪军余人。
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