彭德怀、邓萍抓住敌人呈一线部署，兵力分散的弱点，决定集中力量，首先歼灭敌先头部队，然后跟踪追击。遂命令部队向晋坑之敌发起进攻，以一部兵力从正面堵截，以主力和湘赣边红军独立师从两侧实施包围攻击。经过激烈战斗，歼敌第五十五旅约1个团，其残部逃向金井。
红三军团指战员乘胜追击，迅速迫近金井。分两路向金井守敌发起攻击。红八军从正面进攻，红五军一部插到敌后，断其退路，主力占领金井东侧的要地，同红八军一起向金井发动猛攻。在湘鄂赣边红军独立师与苏区人民群众的大力支援下，经过数小时的激战，攻占金井，残敌第四十五旅大部，向永安、郎犁市、长沙溃退。
此役红三军团缴获长短枪数百余支，轻重机枪6挺。
金井战斗后，红三军团对溃逃之敌衔尾追击。又在春华山、永安市击溃了敌军的抗击，直逼浏阳河东岸的朗犁。军团首长以红五军从正面进攻朗犁，以红八军从杉木港渡河向朗犁侧后迂回，呈两军前后夹击部署。战至午后，攻占朗犁，突破敌浏阳河防线，歼敌一部，残敌纷纷向长沙逃窜。红三军团乘胜追击，直抵长沙城下，并乘长沙守敌惊慌未定之际，对长沙发起进攻。27日20时，突破敌城东阵地，由小吴门、四十九标、韭菜园、浏阳门等处攻入长沙城内，迅速攻占国民党湖南省政府和清乡督办署所在地。危宿钟见大势已去，率其残部向沅江、湘阴、湘潭、宁乡等地撤退。当日午夜，红三军团控制了长沙全城，并以第五军一部追击逃敌至易家湾。
至此，长沙战役胜利结束。
红军攻占长沙，是红三军团领导人审时度势，抓住战机，正确指挥的结果，体现了红军军事指挥员的高超指挥艺术，作为军团参谋长的邓萍，其间起着积极的重要作用。
长沙战役的胜利，沉重地打击了国民党的反动统治，扩大了共产党和红军的政治影响，震惊了国内外。这是红军在10年土地革命战争中一度攻占的惟一省城。但在当时敌强我弱的形势下，长时间占据长沙是不可能的。当何键集中兵力反扑时，红三军及时撤出长沙，向平江地区转移。