6月22日，刘湘为最后消灭红军，发起第四期总攻，以东线为重点，向万源城南至通江一线猛攻；西线各路敌军亦向东、向南进攻。红军按预定计划，以一部分兵力坚守东线阵地，而集中10余个团，于27日拂晓，在分水岭地区发起反击。正当红军中、左两路直逼敌主阵地马鹿寨时，适逢连日大雨，小通江河水猛涨，严重妨碍红军的运动和供应。敌凭险固守，红军冒雨猛攻马鹿寨未下。于是，决定停止反击，部队撤回小通江河以东，北起碑坝、南至鹰龙山一线，隔通江河与敌对峙，准备另寻战机。
自1933年11月至1934年6月底，徐向前指挥东西两线红军，经过四期收紧阵地，并进行了两次大规模反击，先后杀伤敌3.7万余人，从而大大地削弱了敌人。
6月下旬，敌人又开始了以万源为主要目标的全线猛攻，妄图完成其第四期总攻计划。
这一次，敌人共动用了140余团的兵力，来势更加凶猛。在东线，敌人企图夺取万源，截断川陕通道，一举将红军消灭在通江以北地区。
这时，红军已经退到根据地的后部，坚守的范围纵横仅一、二百里。如果万源失守，红军就有被压出川北的危险。
徐向前决心在这里实行决战防御，把前沿阵地变成埋葬敌人的战场，造成反攻的有利形势。他认为，进攻万源的第五路敌人是刘湘的精锐之师，打垮了这一路，其他军阀势必"树倒猢狲散"，红军反攻就是水到渠成的事了。而且，"从地形条件上说，东西两线比较，东线反攻更有利些。因为西线山脉多南北走向，利于敌人节节抗击；东线地形南低北高，我军居高临下，反攻开始后可顺着山脉走向，直捣敌人后方，大纵深迂回歼敌"。
徐向前的意见得到了方面军领导的赞成。方面军提出的口号是："紧急关头，准备反攻，进行决战！"
7月16日，敌以8个旅进攻万源正面孔家山和以西的南天门等阵地。敌军以猛烈炮火掩护，进行波浪式的冲击。红军则以步枪、机枪火力和手榴弹、滚木、碎石，予敌以杀伤。敌人每前进一步，都要付出重大代价。
22日和27日，敌人又两次向大面山、甑子坪红军阵地猛烈进攻。这时，敌人兵力更加集中，以整团整旅的兵力轮番冲击，红军则人在阵地在，寸步不让。敌人的每次进攻，都以丢下大批尸体而告结束。
刘湘见连连失败，焦急万分，于是，又发布奖惩条例，以3万元作为夺取万源一带红军主阵地的奖金；规定擅自放弃阵地者处死，师长、旅长在所属三分之二兵力投入战斗而不亲临现场指挥者处死。
8月6日，敌人倾全力发动第四次猛攻。结果，在红军的顽强抗击下，又失败了。
面对敌人的猖狂进攻，徐向前坚持谨慎用兵。无论敌人的进攻多么凶猛，红军多么疲劳，总是以少量兵力置于一线，凭险抗击和消耗敌人。主力部队则放在二线，休整训练，准备反攻。当时的地形对红军十分有利，山高林深，"一夫当关，万夫莫开"。红军以一个营的兵力守住一块阵地，敌人整团整旅来攻，就是攻不下来。守卫在老鹰寨、青山的三个连，曾抗住了敌人两个旅兵力的轮番进攻，最后在兄弟部队的配合下将敌击溃。
从7月下旬至8月上旬，敌人向万源地区发动了四次猛攻，得到的结果是死伤万余人，加上天气炎热，疫病流行，病员大增，敌军有的战斗连队只剩下20余人，士气日趋低落，逃亡与向红军投降者日多。此时，敌总预备军已全部投入战斗，后方十分空虚。而红军方面，不但阵地岿然不动，而且由于战线的缩短，兵力更加集中。在主要方向万源一线，由于坚持以小的代价最大限度消耗敌人的原则，经常参战的部队仅有五个多营，主力部队则主要处于休整和准备反攻之中，部队士气十分高涨，只等着反攻的到来。
万源决战防御的胜利，同时预示着红军总反攻时机的到来。
根据敌人的布势，方面军决定以青龙观为东线反攻的突破口。因为青龙观地势险要，易守难攻。这个最险要的地方，正是敌人守备最薄弱的地方，战斗力最差的地方，意想不到红军进攻的地方。红军从这里实行中央突破，不仅出敌不意，而且该处敌人处于敌主力军第五路战斗队形中间，从此处突破，便可将敌第五路分割，动摇敌人整个阵线，达到迂回包抄刘湘主力的目的。
徐向前深深感到，反攻突破关系全局，必须慎之又慎，力争万无一失。战前，他亲自带上三十一军军长孙玉清和随从参谋杜义德等同志，去担负奇袭青龙观任务的二七四团，具体部署、动员、检查。青龙观海拔2500公尺，矗立在南天门对面。山南坡度较小，但敌人碉堡林立；东西两侧通往山顶的小路，则有重兵把守。唯山北防守较松，但一壁悬崖，直上直下，险峻至极。为出敌不意，徐向前和大家研究后决定，以该团二营从山北攀崖而上，山顶开花，以一、三营从东西两侧夹击，一举歼敌。
阵地前，徐向前亲自向指战员们动员，指出：这是关系整个战局的一仗，只许成功，不许失败。关键是准备充分，胆大心细，运用我军夜摸夜袭的特长，打破敌人的天险壁垒，为全军的总反攻打开通道。
8月10日夜，东线发起反攻。善于夜摸夜袭的二七四团以第二营为先锋，在伸手不见五指的黑夜里，穿山越涧，攀藤附葛，迅速抵近敌阵地前沿。战士们悄悄地爬上数丈高的悬崖绝壁，捉住敌人哨兵，令其带路，一举消灭敌一个营，抢占了青龙观要隘"天鹅抱蛋"。东西两侧的部队，乘势沿山路突击而上，拿下了青龙观大庙，歼敌旅部。后继部队也陆续突进，几天之内，直下敌纵深庙垭场、河口场、龙池山等地，中央突破口达百里以上。
至此，红军已进至万源附近敌刘湘部主力的左侧后，造成了进一步围歼该敌的有利态势。这时，张国焘却不让红军主力向东迂回刘湘主力，而强令红军主力右旋，即向西迂回同红军处于平行位置的敌人第四师等部。结果，红军向西一转，敌第四师等部立即从喜神滩、麻石场一带向南撤退，五昼夜窜了400余里，后卫筑起工事，凭险固守，与红军形成对峙局面。这样，红军在东线未能更多地消灭敌人。
8月下旬，徐向前以一部兵力牵制东线敌人，主力迅速西转，开始了西线反攻。
28日夜，红军三十军和四军、九军主力由通江城以南渡过通江河后，从敌人第三、第四两路的结合部---得胜山附近之冷水垭，实行夜袭，一举突破敌军阵地。敌人撤至南坳场、右垭口、同观寨一线顽抗。9月8日，红军再次夜袭，突破右垭口敌阵地，并迅速向巴中前进。旋即，红四军进占兰草渡，红九军直扑仪陇，红三十军克复巴中。
这时，徐向前不顾张国焘的错误指令，亲率第三十军和三十一军第九十三师实施大纵深的迂回，经凤仪场、雪山场、九龙场，昼夜兼程，直扑敌人第一、二路的后方黄木垭、旺苍坝。在黄木垭，红军歼敌l万余人，缴长短枪7000余支，迫击炮40余门，取得反攻以来最大的一次胜利。
紧接着，徐向前又相继收复南江，进占苍溪，阆中，直逼仪陇城郊。敌人第一路、第二路、第三路狼狈逃至嘉陵江以西，第四路逃至营山、梁县地区。
至此，刘湘大肆吹嘘的六路围攻全部破产。红军以伤亡2万多人的代价，换取的胜利是巨大的。红军先后毙伤俘敌人8万多人，缴枪3万余支，炮百余门，击落飞机一架。这一巨大胜利，严重地打击了四川军阀的统治，大大地鼓舞了川陕边广大人民的斗争勇气和信心。
反六路围攻是徐向前指挥的红四方面军战史上一次战役规模最大，持续时间最长，战果最辉煌的一个战役。它再次生动地证明，反三路围攻提出而这次仍获得成功的"收紧阵地"，是一条正确的方针。当时，四川敌人"倾全省之兵"，而红军只有8万人。如果红军不是先避不利的决战而后寻求有利的反攻，就不能粉碎敌人的围攻，甚至还会危及红军力量的保存。徐向前在收紧阵地中所创造的一系列具体战法，已如前述。这一些，既充分地表现了徐向前惊人的革命胆略，也表现了他高超的指挥艺术。