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。