8月底，部队奉命第二次打长沙。粟裕支队的任务是从南面大托铺攻城。这时的形势与7月下旬第一次打长沙时大不一样。长沙守敌达31个团，计10万人，周围筑了坚固的防御工事，还有外壕、铁丝网、电网等好几层障碍物。而红军不会搞近迫作业，连交通壕都不大会挖，又不会爆破，更没有炸药，挖工事的铁锹也很少，完全没有打坚固设防城市的装备和技术。粟裕利用黑夜掩护，组织部队悄悄挺进到敌人铁丝网前，破坏敌人工事，挖掘前沿工事。天一亮，敌人发现了红军的意图，立即组织反击。粟裕便命令挺进到城下的部队撤下来。可是晚上再突到前面去继续挖时，头天晚上挖好的工事已被敌人破坏了，只得重新来。红军发动了两次总攻，都失败了，伤亡很大。粟裕心情焦急，同时产生了许多疑问。他冷静对比敌我，认为以红军现有的力量和装备、技术，根本不具备攻打大城市的能力，在上海的中共中央提出的“饮马长江，会师武汉”的口号虽然动人，但一时成不了现实，他企盼早日纠正打长沙的错误决定，避免不必要的过大伤亡。9月12日，毛泽东、朱德果断下令撤长沙之围。粟裕闻讯称赞毛泽东、朱德决策英明。
第二次围攻长沙历时16天，昼夜作战，粟裕连续10多天没有很好睡过觉，高度疲劳。部队转移到醴陵，他竟一觉睡了2天1夜，才缓过劲来。
部队在株洲、醴陵、萍乡、攸县一带活动，中共中央长江局派周以栗为代表，要主力红军回师打南昌。红军一些领导对打大城市很有兴趣。毛泽东坚决不同意长江局的决策，反复做工作说服了周以栗，决定改打江西中部的中等城市吉安。毛泽东指挥红军从湖南向江西杀了个回马枪，10月4日顺利攻下工商业发达的吉安。中共中央接着又派涂正农来宣传“立三路线”，要红军继续打南昌、九江，会师武汉。结果涂振农又被毛泽东说服了，同意毛泽东的主张。毛泽东还积极做红军高级指挥员的工作，在峡江一带不停地开会统一思想。这时毛泽东已经敏锐地洞察到蒋介石就要向中央苏区发动大规模进攻了，红军应该有所准备，便在11月1日运用政治委员具有的最后决定权，以红一方面军总前委书记和政治委员的双重身份，和朱德总司令一起签发命令，红军紧急渡过赣江，进到东固地区整训，准备迎击强大的敌人。
部队在峡江转来转去的时候，担任支队长的粟裕，知道有的领导人仍然热衷于打大城市，领导层中对红军下一步行动的意见不一致，等待作出最后决定。但粟裕从打长沙的教训中深切地感到，红军不能再去打南昌、打九江，当务之急是准备对付即将进犯苏区的敌人。他接到毛泽东、朱德署名的命令，压在心上的一块石头放下来了。
五、20多岁的红军师长反“围剿”屡建战功。毛泽东填词称赞：“前头捉了张辉瓒”。
1930年冬天，粟裕调到红二十二军任第六十五师师长。军长为陈毅。
1930年12月，蒋介石调集8个师10万军队，对中央苏区红军发动了第一次军事“围剿”。红二十二军缩编成第六十四师。粟裕后来担任了六十四师师长，参加了第一次反“围剿”作战，时年23岁。
国民党军“围剿”中央苏区的总指挥是鲁涤平，部队以平均日行35公里的速度，多路向中央苏区进攻。张辉瓒的十八师和谭道源的五十师，是鲁涤平的嫡系，也是这次“围剿”的主力。红一方面军总前委书记毛泽东提出“撒开两手，诱敌深入，待机破敌”的作战方针，和朱德一起指挥红军向根据地中部退却，集中4万兵力的绝对优势，在运动中寻机分别歼灭各有1.4万人的张辉瓒师和谭道源师。
红军东渡赣江，12月25日在宁都小布召开苏区军民歼敌誓师大会，毛泽东特意写了一副对联，贴在主席台两旁的柱子上，高度概括了歼敌的战略指导思想，上联是：“敌进我退，敌驻我扰，敌疲我打，敌退我追，游击战里操胜算”，下联是：“大步进退，诱敌深入，集中兵力，各个击破，运动战中歼敌人”（《毛泽东年谱》上卷，人民出版社、中央文献出版社，1993年12月，第1版，第329页。）。粟裕反复吟诵，钦佩这副对联概括得好，短短46个字，把红军的战略战术说得明明白白，通俗好记，称赞它是“克敌制胜的法宝”，认真揣摩，细细研究，灵活运用到指挥作战中。红军第六十四师武器装备比较差，除去几百条土造的“单打一”长枪外，其余都是梭镖，因此有人称六十四师是“梭镖大队”。就是这样一支部队，在粟裕带领下参加第一次反“围剿”作战，取得了辉煌胜利。
毛泽东、朱德原来准备先打谭道源师，两次设伏都没有得到战机。这时，张辉瓒师孤军深入，弱点逐渐显露出来。朱总司令、毛总政委决定把张辉瓒的十八师一步步引进龙冈予以歼灭。粟裕领导的六十四师参加了这次战斗。12月29日，张辉瓒师被诱进入龙冈。30日清晨，龙冈大雾笼罩。上午10时左右，浓雾渐渐散去，毛泽东、朱德下达了战斗命令，埋伏在龙冈四周的红军一齐出击，敌人顿时慌了手脚，乱了阵势。战斗持续到黄昏，敌十八师不漏一人一枪全部彻底干净被歼灭，师长张辉瓒也当了红军的俘虏。红军取得了第一次反“围剿”作战胜利。第六十四师大改装，所有的梭镖和土造的“单打一”长枪，全部换上了五响快枪“汉阳造”。战后，毛泽东诗兴大发，挥毫填了一首词：《渔家傲·反第一次大“围剿”》，以磅礴的气势，记录下了这一历史性的伟大胜利，同时记录下了粟裕率领的六十四师参加战斗的辉煌战绩：
万木霜天红烂漫，
天兵怒气冲霄汉。
雾满龙冈千嶂暗，
齐声唤，
前头捉了张辉瓒。
毛泽东、朱德接着指挥红军打谭道源师。粟裕率六十四师担任正面攻击。战斗异常激烈。谭道源依仗优势装备，向粟裕师发起反击。前面的部队一时未能挡住敌人攻势，被冲开一个缺口。敌人一直冲到六十四师师部指挥阵地跟前。这时师部只有一个警卫排，加上司号员、通信员等少数几个人，形势非常危急。粟裕临危不乱，指挥大家全力拼杀，不让敌人再前进一步。突然有人在粟裕身后打冷枪，子弹从他身边穿过，把通信员打死了。后来查明，打冷枪的是一个混到红军队伍里的坏分子，他原来想在混乱中打死粟裕，也许是害怕，手一抖打偏了。幸好军部就在六十四师指挥阵地后面山头上，相距只有二三百米，发现这里情况紧急，立即派1个连增援，从翼侧迂回到敌后，实施两面夹击，把这股敌人消灭了。1931年1月3日，红军歼灭谭道源师1个旅，俘敌3000多人。
打张辉瓒和打谭道源两仗，前后相隔不过5天，战果悬殊。作为红军师长的粟裕，站在更高的层次上思考战略战术的运用问题，他对这两仗作了对比，打张辉瓒部队迂回得好，红军从四面八方重重包围敌人，张辉瓒无路可逃，乖乖就歼。打谭道源，有1支红军部队行动慢了点，对敌没有及时形成包围，因而没有获得全歼敌人的胜利。粟裕从中得出两条经验：第一，山地作战是红军的主要形式，部队一定要善于爬山，谁先抢占山头谁就占据优势，谁能坚持到最后谁就占据优势；第二，打歼灭战，迂回、包围很重要，特别是山区作战，只要迂回得好，把几个口子卡住，就能形成包围，敌人插翅也跑不掉了。粟裕在第一次反“围剿”作战中总结得出的经验，以后发展成为他指挥大兵团作战的战法，几万、十几万、几十万地聚歼敌人。
红军以后的几次反“围剿”，粟裕都在前线带兵作战，他有意识地体会毛泽东灵活用兵克敌制胜的战略战术，每次都有新的体会新的收获。
蒋介石的第二次军事“围剿”，于1931年4月1日发起进攻，总兵力增加到20万，由何应钦指挥，摆开了“一字长蛇阵”，西起赣江岸边，向东一直延伸到福建省的建宁，战线长达500公里，左、右两翼战斗力很强，中间是一些杂牌部队。能否以根据地为依托，粉碎敌人的“围剿”，苏区和红军领导层中意见不一。中央苏区中央局几次召开扩大会议讨论，粟裕每次都参加了。会上，毛泽东反复阐述红军留在中央根据地作战的理由。粟裕越听越觉得毛泽东的主张正确，坚决支持留下来打。几种意见争论很激烈，会议一次次开，结论还是定不下来。毛泽东早就成竹在胸，预作运筹，他一边参加会议讨论，一边命令部队向东固方向推进，逐步作好战略展开。当大家终于同意毛泽东的意见时，部队已经完成战略部署。
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