起义军攻占观音山下的公安局后，军事委员会开始在这里办公、发布号令。广州城内的工人赤卫队改编为工农红军第一军；海陆丰农民军为工农红军第二军；教导团、警卫团编为第三军。叶挺任工农红军总指挥。
广州苏维埃政府宣告正式成立。周文雍亲书“广州苏维埃”五个大字横幅，悬挂在政府办公楼前。大街小巷，贴出了苏维埃政府宣言、布告。镰刀、斧头、红旗，在起义军和工人赤卫队占领地区随风飘扬。广州城，一夜之间换了人间；五羊城，一夜之内，变成了工人、农民和革命军人的天下。
徐向前和他的第六联队，浸透在欢庆的气氛中。党代表阿陈和徐向前差不多年龄的人，他变得像孩子似的欢乐。他五音不全，唱歌像哭叫，却仍在不停地唱着《国际歌》。一些工人赤卫队员，用广东方言、手势，向徐向前比式着啊啊说叫。徐向前听不大懂他们说些什么，从情绪上看得出是高兴，是欢笑。有个赤卫队员，走到徐向前近前，轻声地用普通话问：“队长啊，反动猪仔统统消灭了？”
“嗯，嗯。”徐向前正在清点武器，随便应着。
“反动猪仔再不来了？”
这么一问，使徐向前积压心中的问号，越来越放火。他不了解全局，只看着局部。眼前就这么些队伍，有些人刚得到枪还不会用，万一敌人反扑上来，枪对枪激战，这支队伍肯定是难以指挥的。他这个人，向来是说话不多，可是考虑问题爱往深处去。为使这支工人武装真正成为军队，他和党代表阿陈商量着，选了20多名当过兵的、胆大机智的队员，成立了一个特务排；又把一些年纪稍大、身体不大好的人，编成运输队，准备照护伤病员和担任运输任务。其余的人按班排的编制，整编起来。
12月12日中午，第六联队正吃饭，从指挥部传来命令，要他们跑步去观音山，配合起义军第三军作战。任务来得这么急，徐向前没料到。他只想到可能会有战斗，却不知道一场恶战临头了。
原来，蒋介石得知广州发生暴乱，火急发电报给广东各派军阀，要他们“捐弃前嫌扫平共乱”。与此同时，蒋介石还勾结美、英、法、日帝国主义势力，共同来扑灭革命力量。张发奎、黄琪翔、朱晖日等反动军阀，纠集第五军、新编第二师等部向广州城反扑。“江大号”、“宝壁号”军舰炮轰长堤。英国军舰“摩轩号”、“莫丽翁号”和美国军舰“沙克拉号”，都派出陆战队准备登岸广州；日本海军陆战队以救援医院中的日侨为借口，首先从西堤强行登岸。帝国主义国家驻广州的领事团紧急举行会议决定，英军调水兵2000人，法军调水兵400人，日军调水兵300人，共守沙面。
一场革命与反革命的血战，在广州城展开。
起义军各部队和工人赤卫队，全部投入了战斗。观音山一带，是交战的主战场。国民党军新编第二师从江门驰援到广州后，在军舰的掩护下，向观音山发动攻击。徐向前率领的工人赤卫队，开始是运输弹药，把弹药箱扛上阵地，参加了守卫战。
观音山这美丽的游览区，被炮火、浓烟吞没。手持步枪、手榴弹的起义军，与反革命军的机枪、大炮对抗。中午，徐向前正教一名不会放枪的战士射击、压子弹，听见有人呼喊：“党代表负伤！……”
徐向前飞跑过去。只见几名赤卫队员围在墙根下，有人手忙脚乱，给党代表阿陈包扎伤口：有人蹲在地上伤心落泪。生命微弱的阿陈，看见徐向前跑来，抓住他的手，喃喃地说：
“我……不……行了……”
“不要紧，不要紧！”徐向前攥住阿陈的手，安慰着，“你会好的，会……”
“……你们……继续战斗……守住……阵地……”阿陈看了看大家，闭上眼。呼吸急促。
只见他头部胸口都是鲜血。包扎的人急得乱转转找不着伤口。徐向前叫人把伤者衣扣解开，看看伤在何处。衣扣没解开，阿陈便停止了呼吸。
许多年后，徐向前和笔者谈广州起义，还一往深情地说：
阿陈是他的第一位党代表，也算是政委。他那种工人阶级特有的品德、英勇的气概、坚强的意志，使他终生难忘！
敌人进攻加紧，战斗越来越激烈。党代表牺牲后，队伍中一些人更加发慌。徐向前继续指挥苦战，他稳住特务排在身边，不时鼓动大家说：“我们的援兵马上就来了！”这话只是随口说说，他也不知道援军在那里。他更搞不清敌人兵力多少，总怀着胜利的希望。
枪声、炮声不绝。敌人的冲锋，一次次被打退。昨天还是不会放枪的工人，今天在阵地上和敌人的正规军作战，而且打退他们多次进攻。徐向前认为，这简直是战争史上的奇观。他对这种奇妙的战斗力，感到不解，却深深觉得工人的可敬可爱。
天快黑了，四处枪声稀疏，远远传来炮声。全城战况如何，徐向前不清楚，只接到过一个命令：“不准退，坚决守住阵地！”
身旁有人负伤在呻吟，伤员却不知往哪里送。有的战士叫唤起来，说是肚子饿，要吃饭；有人叽叽哇哇骂，广东话骂些什么，徐向前听不懂，他也不想听懂。
一个小队长跑近说：“队长，人都快没了，下命令撤退吧！”
徐向前说：“不行！”他声音严厉又坚定。
“子弹快打光哩！”有人大叫。
“坚持住！”徐向前回答。
徐向前经过黄埔军校严格训练，又在战场上滚过，懂得军令如山。他指挥着这支队伍守卫着观音山的阵地。
广州起义由于敌人强大，英国帝国主义的军舰参战，起义军寡不敌众，总指挥张太雷牺牲后，部队遂失去指挥。徐向前所在阵地上的人越来越少，有的牺牲，有人说去找饭吃，一去不返。他几次派人去指挥部联络，也不见消息。
天黑，徐向前一个人跑到公安局指挥部，这里已空空无人。等了一会儿，跑来一个同志，听说他等命令，就说：“老兄你还在这里等什么，指挥部已经撤退了，快到黄花岗去集合。”
徐向前这才算接到“命令”，跑回观音山阵地，叫上最后几名战友，一路呼喊着“到黄花岗集合”，在密集的枪声中，向黄花岗方向奔跑。
广州起义失败了。一部分起义军撤到广州城北花县。这里是太平天国农民革命领袖洪秀全的故乡。12月16日，起义部队一些领导骨干在县立第一小学举行了紧急会议，徐向前作为赤卫队的领导人之一参加了会。会上首先讨论了队伍整编问题，提出将从广州撤出的一千四百多人改编为一个师。
编为一个师，大家都同意。称几师呢？没有上级来任命，而且没去一个上级机关和高一层领导者。会场上就像给一个新出生的孩子起名一样，议论纷纷：
“一师的番号有了，在北江，”有人说，“是朱德从南昌下来的。我们叫二师怎么样？”
“二师的番号也有了，”有人接上说，“听说在海陆丰嘛！”
“我们叫三师也不行，”有人说，“听说琼崖游击队编成三师了！”
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