第三团的主力是浏阳工农义勇队。原先，他们准备赶至南昌，参加周恩来、贺龙、叶挺、朱德、刘伯承等领导的八一起义。由于途中受到敌人的堵截，同时获悉起义大军已南下广东，于是，从永修转向奉新、上高、宜丰，8月下旬进驻铜鼓县城。
11日，毛泽东指挥第三团高举镰刀斧头的红旗，在铜鼓举行武装起义。瞬间"，暴动，打倒国民政府"、"暴动，打倒蒋介石、汪精卫"、"暴动，农民夺取土地"、"暴动胜利万岁"等口号响彻古老的山城。县城周围的四乡农民，手持梭镖、大刀、扁担、鸟枪、木棒，纷纷赶来为工农革命军助威。在县城起义后，第三团分三路向白沙进军。
白沙是铜鼓去浏阳的必经之道，驻有国民党军队一个连以及部分地主武装。第三团在毛泽东指挥下，向白沙守敌奋勇攻击，不断冲杀，终于击溃敌人，胜利占领白沙镇。
攻下白沙后，第三团直奔东门市，东门守敌风闻白沙失守，无心恋战，纷纷向达浒方向溃逃。没费多大代价，第三团顺利占领了第二座城镇。
与此同时，第一、二团也连获胜利，进展迅速。第一团9日在修水起义后，直奔湖南的平江。经过马坳、喳津、朱溪厂，越过平修边界，12日抵达龙门、金坪一带。一路上，全团上下士气旺盛，精神亢奋。第二团从安源张家湾出发，进攻萍乡醴陵。12日攻取醴陵县城，成立了醴陵县革命委员会，随后，他们高呼口号向浏阳挺进。
面对各路起义军的胜利喜讯，毛泽东由喜而吟，写下了《西江月·秋收起义》：军叫工农革命，旗号镰刀斧头。修铜一带不停留，便向平浏直进。地主重重压迫，农民个个同仇。秋收时节暮云沉，霹雳一声暴动。
然而，当时毕竟处于中国革命的低潮时期。秋收起义的成功，引起了敌人的极大恐慌。他们急忙调遣兵力，形成对秋收起义部队包围的势态。其中，国民党新八军唐生智部以绝对优势兵力，分三路包围第三团。
此时，其他两团的情形也不妙。第一团从修水出发前，余洒渡擅自收编了国民党邱国轩部，番号是第一师第四团。他们一起行动至平江的金坪时，邱国轩部突然向第一团发起袭击。第一团受到很大损失，团长钟文璋也下落不明。不得已，余洒渡、余贲民率领余部折向平江、浏阳、铜鼓的边界。第二团开始一帆风顺，拿下了醴陵、浏阳两地，16日，敌军向第二团反扑，第二团未能集中兵力对付敌人，结果全团被打散。
得到这些消息以后，毛泽东审时度势，果断地命令第三团，立即停止进攻长沙的一切行动，迅速向浏阳文家市集结。不久，余洒渡、卢德铭也率第一团余部抵达文家市，与毛泽东会合。
何去何从？一场争论开始了。在文家市召开的前委会议上，余洒渡提出，我们虽然打了一些败仗，但士气仍然高涨，群众也很振奋，应取浏阳，直攻长沙，继续执行省委决定。前委书记毛泽东和总指挥卢德铭都不赞成打长沙。毛泽东分析了当时的形势：一方面敌人在长沙的防守力量不断加强，另一方面工农革命军作战失利，兵力严重削弱。在敌我力量对比明显不利的情况下，再要攻打长沙，显然是不明智的。毛泽东强调：我们不是不要打长沙，也不是不要夺取城市，而是条件尚未成熟，时机还未到来。他建议将部队退到敌人力量薄弱的农村去，退向湘赣粤边境山区"，将来湘赣粤三省，任何一省农民暴动时，我们随时都可参加"。会议接受了毛泽东的建议，决定向南退却到农村开展斗争。
会后，毛泽东针对一部分指战员情绪低落的状况，作了鼓舞人心的讲演：打几个败仗算什么，胜败乃兵家常事。只要镰刀斧头的红旗还在，只要我们这支队伍还在，善于从失败中汲取教训，那么，就会由小到大，由弱变强，最后打败国民党反动派。这时，毛泽东打了一个通俗的比喻"：工农革命军好比是一颗小石子，蒋介石反动集团好比是一口大水缸。只要我们坚韧不拔，顽强不屈，终有一天会把大水缸打碎。"毛泽东率领工农革命军离开文家市以后，为了甩脱敌人的追击和堵截，沿着湘赣两省边界，抄小路，翻高山，涉溪水，于23日下午，进抵芦溪。第二天清晨，部队出发时，遭到敌军朱培德部一个团的伏击，总指挥卢德铭为掩护部队撤退，英勇牺牲。
25日，部队攻克莲花县城，缴获守敌保安队100多枝枪，救出被关押的共产党员和革命群众100多人。9月29日，部队到达永新县的三湾村。在这里，毛泽东主持了著名的三湾改编。
这时，部队已不足千人，组织不健全，基层没有建立共产党的组织，党不能切实掌握部队；有些军官军阀主义作风严重，随意打骂士兵、侮辱士兵，严重影响着官兵关系；加之作战失利，连续行军，斗争环境艰苦，部队思想相当混乱，许多人迷恋城市和平原生活，对走向井冈山的前途悲观动摇；一些在革命洪流中卷入起义部队的投机分子则互相串连，乘隙逃跑，造成部队数量锐减。面对这些情况，起义部队到达三湾的当晚，毛泽东就召开了前委会议，提出了改编工农革命军的计划。
改编的主要内容是：一、废除旧军队的雇佣制度，缩编部队。毛泽东在动员大会上说：现在是官多兵少、枪多人少，不利于作战，因此要整编。于是将原来的一个师缩编为一个团，名为工农革命军第一军第一师第一团，下辖两个营，每营三个连，团直属一个特务连，并重新任命了干部。将编余干部，编为军官队。另编一个卫生队，以收容和管理伤病员。在缩编过程中，毛泽东宣布，要留则留，不愿留的可以回去，凡回去的根据路途远近发给路费。这样，就解决了起义军存在的散乱和头重脚轻的问题，使之更精干、更纯洁了，从而巩固了部队，提高了战斗力。
二、健全党的组织，设立党代表。参加秋收起义的部队，无论是农民起义武装还是起义的国民革命军，均是一个团建立一个党支部。毛泽东认为，要保证党对起义军的坚强领导，就必须把支部建在连上。三湾改编中，班、排都建立了党小组，各连建立了党支部，营、团建立了党委，整个部队仍由党的前敌委员会统一领导，毛泽东担任前委书记。
三、废除军阀作风，实行官兵平等。毛泽东在改编动员大会上的讲话中提出，在部队内要实行民主制度，官长不准打士兵，废除繁琐的礼节，士兵有开会说话的自由。连队经济公开，官兵待遇平等，吃一样的饭，穿一样的衣服。以前，军官每顿饭四菜一汤，和士兵的待遇悬殊很大，改编后，官兵一致，大大密切了官兵关系。
三湾改编，虽然遭到余洒渡、苏先俊等少数军官的反对，但受到了绝大多数指战员的拥护。毛泽东进一步鼓动大家说"：同志们，现在敌人只是在对我们放冷枪，没有什么了不起！大家都是娘生的，敌人他有两只脚，我们也有两只脚，贺龙同志两把菜刀起家，现在当了军长，带了一军人。我们不只是两把菜刀，我们有两个营，还怕干不起来吗？你们都是起义出来的，一个可以当敌人十个，十个可以当成一百，我们现在这样几百人的队伍，还怕什么！失败是成功之母，没有挫折和失败，就不会有成功和胜利。"经过教育，大家纷纷议论道"：毛委员不怕，我们还怕什么？""贺龙两把菜刀起家，我们几百个人还怕起不了家？"一些灰心动摇的同志又振作起来。毛泽东的军队政治思想工作于此初显成效。10月3日，毛泽东率领部队到达宁冈县的古城。从古城向东南眺望，巍巍井冈，横跨湘赣，山险岭峻，威武雄壮。在这次行军途中，毛泽东一直在思考着何处立脚的问题。他将罗霄山脉的各部分作了比较，认为北部靠近大的政治都会，地势不如中段可进可守；南段地势较北段好，但群众基础不如中段，政治上对于湘赣两省的影响也小一些，不如中段一举一动可以影响两省下游；而以宁冈为中心的罗霄山脉中段，是最适宜于工农革命军武装割据的。因为中段和井冈山坐落在湘赣两省交界的地方，周围550多里，地势非常险要；周围各县农民在轰轰烈烈的大革命中受过锻炼，群众基础较好；大革命失败后，仍保存了部分革命武装。因此，毛泽东决定在井冈山建立革命根据地。
毛泽东在古城召开了前委扩大会议，讨论和决定了建立以宁冈为中心的井冈山革命根据地问题。当时井冈山上已有袁文才、王佐两支地方武装，他们是马日事变后上山斗争的。会上有人认为他们名义上是农民自卫军，实质上是土匪部队，主张武力消灭。毛泽东严厉批评了这种错误意见，强调对袁、王的部队要做阶级分析。最后会议决定了对袁、王部队采取团结改造的方针。
古城会议后，10月6日，毛泽东亲自到大仓村会见袁文才，送了他100多支枪，鼓励他扩大队伍闹革命。袁文才十分高兴，答应马上送500银元给工农革命军解决给养问题，并激动地说"：我袁文才没有话说，工农革命军吃的粮食，伤病员的安置都包在我身上。"袁文才和王佐曾歃血为盟，不久，王佐也同意工农革命军进山了。
10月7日，毛泽东率部队到达茅坪，安置了一部分伤员。接着，经湖南酃县的水口转至江西遂川县境，于10月下旬到达井冈山的茨坪。毛泽东率领秋收起义的部队，转战千里，历尽艰辛，终于把革命的红旗插到了井冈山上，点燃了"工农武装割据"的星星之火。
毛泽东率领他的军队放弃攻打长沙的原定计划，毅然撤向井冈山长期驻扎下来，这其中的决策反映了毛泽东在军事战略上的独到之处，也体现了毛泽东兵法中在敌强我弱情况下，敌进我退、积极防御的基本特点。正是这种正确的战略思想，才使得中国共产党的军队在弱小的情况下顽强地生存下来，发展起来。