红3军团和红5军团占领土城镇以东2至4公里处两侧有利地形，给川军先头部队以迎头痛击。
与此同时，川军4个旅遂向土城集结。其中尾追随红军右纵队的川军郭勋祺部已达青杠坡并先红军一步占领了东面的一些制高点，占据了地形和兵力上的优势。由于红军破译敌电报失慎，将敌4个旅译成2个旅，按错误的情报断判，以为自己在兵力上占优势。周恩来、毛泽东等就是基于这种对敌情的判断，决定歼灭尾追进击的川军郭勋祺部。
28日拂晓，红3军团、红5军团、中央纵队干部团、红1 军团一部，从南北两面向土城青杠坡地区之川军发起猛攻。刘湘唯恐红军取道泸州、宜宾渡过长江，进入川南，因为朱德、刘伯承都曾经是川军将领，足智多谋，熟悉地形，一旦率部入川，那局势将不堪设想。于是，刘湘号召川军官兵为守家门，抱必死的决心奋勇阻截红军。
激战半天，红军虽给川军予以重创，却付出了惨重的代价。由于川军抢先占据有利地形，又是旅长郭勋祺亲自上前线参战，以下的团营长身先士卒率队冲锋，其势凶猛，红军只能边打边退。
后来，毛泽东亲自审问俘虏，才得知对川军兵力判断有误。原以为川军是4个团，约6至7千人，其实川军是6个团1万多人，而且增援部队很快就要到达。
川军猛烈反扑，突破了红5军团的阵地，抢占山头， 步步向土城进逼，一直逼近镇东面白马山的中央军委指挥部前沿。前有川军猛攻，后有波涛滚滚的赤水河，情况十分危急。
毛泽东立即派人赶去猿猴，通知红1军团主力驰援土城。 关键时刻朱德不顾周恩来和毛泽东的劝告，执意亲临前线最紧张地段指挥作战。他率中央纵队干部团赶到时，红5军团在打退川军第六次猛烈冲锋后，弹药正告急。干部团多是富有作战经验的连排军官，有朱德坐镇指挥，在团长陈赓、政委宋任穷的带领下，猛冲猛打，击退了川军的进攻，直捣郭勋祺指挥部门下。
就在此时，川军3个旅的援兵赶到，郭部得到补充，遂向尚未获得歇息的干部团反扑。干部团弹药很快耗尽，与川军短兵相见，用大刀和石头替代弹药，双方扭打成一团。下午2点多钟，红1军团第2师赶到了白马阵地，与干部团协同作战，连续反击，川军遭重创，退出原有利的山头，固守平川地带。
红2师及时赶到，川军退守，攻打土城的部队得到了喘息的机会。
周恩来立即召集在土城的几位政治局委员和军事首长开会，研究下一步的军事行动。
毛泽东对土城战斗的失利，主动承担责任并作了检讨。他痛心地承认，战前侦察敌情有误，对敌人兵力情况掌握不准确。加上，川军不是黔军，战斗力要比黔军强大得多，这又是轻敌的一面。再一点就是，红1军团仍在赤水城方向，兵力分散，没有形成打歼灭战的阵势。
周恩来见毛泽东自已将失利的责任全承担下来，心里很不安。他指出，毛泽东求战心切，而他也求胜心切。毛泽东自1932年10宁都会议被剥夺军事指挥权后，一直没有参与指挥红军作战，而他自李德进入中央苏区全面掌握军事指挥权后，就再也没有能指挥红军打过一场手仗。他们俩都是感情用事，只强调主观的一面，忽略了客观的一面了。
接着，毛泽东在分析土城这地方河流多，地形对红军不利。更严重的是，敌人的援兵马上就要赶到。他们的兵力一集中起来，对红军的威胁可就大了，再打就是一场消耗战。周恩来同意毛泽东的分析，强调现在红军只能避实就虚，不能打消耗战。
然后，毛泽东建议，从目前的情况看，红军不能按原定计划从泸州至宜宾之间北渡长江了。为了打乱敌人的尾追计划，变被动为主动，应轻装从土城渡过赤水西进。
这一建议，得到了周恩来的支持。会议就这样采纳了毛泽东的建议，决定改变原定从泸州至宜宾间北渡长江计划，部队从土城一渡赤水河西进。
博古也参加了会议，但他在会上一言不发。遵义会议后，他名义上还是党中央总负责人，实际上他已经不再起第一把手的作用。军事上是周恩来和毛泽东负责，党中央日常事务更多的是由洛甫负责。加上，在遵义会议上，他没有完全彻底地承认错误，也没有完全接受同志们的批评，会后有一些抵触情绪，更引起周围同志的反感。因此，人们对他的信任程度，是逐渐地降低了。
1月29日，军委就红军一渡赤水河的行动部署，电令各军团、纵队首长。电令说，28日与我军对战之敌为川敌郭勋祺 旅三个团、潘左旅三个团，廖旅则已至习水，穆旅尚未到，有向郭、潘两旅靠近可能。赤水方向之章旅昨日进到离葫芦脑五里处。达旅则进迫丙滩，范子英旅有由叙永开古蔺讯，刘旅则由泸州开大石母。我野战军拟于29日拂晓前脱离接触之敌，西渡赤水河向古蔺南部西进。
各兵团行动部署：1军团，9军团，军委2、3梯队，干部团上干队统归林彪指挥，为右纵队，由猿猴渡河，渡河后可取道黄泥硬转向古蔺以南前进，并自定警戒之设置