漳州战役，福建本土军阀张贞遭受了重创，从此一蹶不振。广东军阀陈济棠害怕迅速壮大的红军会危及到自己，在蒋介石的煽动下，纠集了20个团的兵力，趁我主力红军外围作战，中央苏区空虚之际，向我赣西南地区节节推进。
六月六日，中共临时中央发布军事训令：红一、五军团主力应先与河西红三军团相呼应，解决入赣的粤敌，在可能的条件下，占领梅岭关，再沿江北上，占领赣州、吉安、樟树，以争取南昌为目的，赣州如一时不能攻下，可先争取吉林安，同时应以一部兵力牵制临川、南丰线与樟树、吉水之敌。
六月八日，毛泽东、聂荣臻、叶剑英等人出席在福建上杭召开的军事会议。会议根据中革军委的指示，决定一、五军团经广东梅县南下，计划于月底回到赣南。
七月二日，红三军团主力在大庾附近击溃粤军第一师四个团，溃敌退至大庾布防。四日至七日，三军团多次强攻未果，双方形成对峙。与此同时，粤军第十四师、十五师向大庾急进，第三、四、五师也向南雄集中，企图南北夹击红军主力。
七月八日，红一方面军总部发出了《准备歼灭由南雄出犯之敌张枚新师的命令》，命令红五军团歼灭进抵南雄之张部，同时打援，相机夺取南雄城。
七月八日上午，由陈伯钧、朱良才指挥的十五军与粤敌张枚新第四师在水口附近遭遇，遂发生激战。当日下午，红五军团在董振堂、肖劲光的率领下，及时赶到黄坑附近，得知乌迳之敌已沿浈水南岸向西退却，遂改向水口方向截击。一路击溃敌两个团，敌退至水口布防。由于天色已晚，红五军团停止了进攻，双方沿河相对。九日，粤敌增援部队六个团由南雄悄悄进抵水口，加上原敌四个团，该处敌军的兵力已骤增至十个团。而红五军团没有察觉，仍将敌当成四个团来打。
晚上，董振堂与肖劲光、赵博生、刘伯坚等军团首长在指挥部内召开作战会议，三军和十三军团以上干部均到会参加。政委肖劲光首先作了战斗动员：“同志们！这是我红五军团自成立以来，第一次单独作战。我们要保持宁都起义的荣誉，向兄弟部队看齐，为了苏维埃的胜利，不惜一切牺牲，坚决消灭这股敌人……”。接着，董振堂对明日的战斗作了详细的部署：“今天我们成功地将敌人拦在了水口，红一军团正在行进途中，离此地大概还有两天的路程。我们要设法拖住这股敌人，稳扎稳打。还有一点需要提醒一下，粤军的战斗力大家清楚吗？其团队在各自为战时很顽强，轻易不会缴枪，其指挥官之间也没多大矛盾和隔阂，一般都能相互支持作战，所以我们必须谨慎对敌。估计敌、我明天必有一搏，因此我命令十三军担任正面的防守，徐军长（徐彦刚）率三军在浈江南岸迂回，随时从侧翼打击敌人……”
第二天一早，敌人倚仗其猛烈的炮火，向我十三军前沿阵地扑过来，战斗进行地异常激烈。红军将士英勇拼杀，反复与敌人争夺每一处阵地。战场上硝烟弥漫，尸横遍野。敌人数次出动成团的兵力进攻未果后，便把矛头指向南岸的红三军。时划归五军团指挥的红三军不善防守，几个回合下来伤亡较大，尤其是该军第八师的干部伤亡殆尽，部队一度失控。三军军长徐彦刚同政委、参谋长都上到前线与敌肉搏了，情况岌岌可危。关键时刻，军团长董振堂亲率警卫连增援上来，只见他右手挥舞大刀，左手持枪，枪打刀劈，硬是将已突入阵地的敌人打了回去。
战至中午，敌人毫无退迹。参谋长赵博生从十三军阵地匆匆赶回指挥所，对董振堂说道：“老董，看来水口敌人不止四个团呐！”董振堂将血迹斑斑的外衣往旁边一甩，边挽袖子边说：“先不管那么多，仗已打成这样了，谁退谁吃亏，先设法拖住这股敌人，待一、三军团赶到，给他们‘包饺子’！”这边正说着，外面警卫员跑进来报告：敌人又进攻了！
董振堂抄起望远镜来到观察口，只见敌人漫山遍野沿浈江两岸又攻了上来。董振堂扭头对赵博生说道：“老赵，敌人很凶呀。”赵博生笑了笑，道：“湘军虎，粤军狼啊！”董放下望远镜，咬咬牙说：“咱们这次要逮住这条恶狼，狠揍一顿，打得它永远也不敢再踏入苏区半步！”说完，董振堂抄起家伙就要出去，赵博生将手一拦道：“老董，上哪去？”董振堂望着老战友，急切的说道：“都什么时候了，老赵！三军那边伤亡很大，我必须去那边现场指挥。”赵博生再次拦住了董振堂：“上午的事我已经知道了，你那样干是不对的，你是军团总指挥，应该呆在这里操纵全局，三军那边由我带队增援！”
董振堂摇摇头，恳求道：“你戴着眼镜目标大，你别再与我争了！”
赵博生从容地擦了擦他那副眼镜，对身边的警卫战士说道：“你们都听着，给我看好了总指挥，不许他再踏出指挥所半步！”说完即带着几个参谋匆匆赶向三军阵地去了。
董振堂紧接着要跟出去，几个警卫员便齐刷刷地拦在门口，也不搭理他。董横眉一皱，刚要发怒，警卫排长马金福流着眼泪说：“总指挥，参谋长交待过，您一上阵地准在第一线，太危险了，今后不许您这么干下去啦！”董振堂气得无话可说，扭头回到桌边，一拳狠狠地砸在了桌上。
下午的战斗更加激烈，敌人如潮水般一波接一波，丝毫不给红五军团一点喘息的机会。赵博生在三军阵地上指挥战斗，左臂中弹负伤，仍坚持不下火线。激战一直持续到晚上七点，粤敌才停止了进攻。董振堂急切的赶到前线，找到担架上的赵博生，两位老友的手紧紧握在了一起。董振堂仔细察看了赵的伤势，深情地说道：“老赵，好好养伤，战线已经稳定下来，陈毅同志已率独三、六师赶过来了！”
赵博生躺在担架上，无力的点点头说：“一点轻伤，流血很少，不足挂虑。”一同前来的刘伯坚主任也说道：“我们已向中革军委电告，要求火速增援，老赵，好好休息吧……”
等医护人员将参谋长送往后方，董振堂才稍稍缓了口气。
第二天拂晓，粤敌又开始了进攻，在独三、六师的配合下，董振堂沉着应战，指挥部队利用浈江两岸的有利地形，给敌以一次次沉重打击。
曾任国防部长的耿彪将军（时任红三军第九师参谋长）对这两天的作战有深刻的回忆：
……九日晨，全线打响。余汉谋急令第四师固守待援，令独三师和独二旅驰援水口。当时我们三军已经包围敌人两个团，并完成了分割。但中午时分，敌人援兵赶到，战场形势立刻起了变化。我们九师的阵地在浈水南岸的高地上，三个团已全部投入战斗，阵地多次得而复失，而敌人越打越多。在早晨打响时，我们九师包围了一股敌人，据情报说是三个连。这无异“雷公打豆腐”，不必费多大力气。接着，二十七团报告攻击得手，彭熊师长即前出，令二十六团向左翼展开，他亲率预备队二十五团在正面出手，我与朱良才政委收拾指挥所，准备跟进。我们边收拾边说，三个团收拾三个连，用不了多长时间。谁知话音未落，彭师长派人下来，说敌人不是三个连，而是三个营，命令我将直属队调上去。我们大吃一惊，急忙按他的命令，将所有人员统统投入，以期尽快解决战斗。
敌人越杀越多，八师的阵地上，战斗尤为激烈。连、团干部大部分伤亡，阵地被敌人占领，我们九师的正面，一下子成了焦点，敌人的兵力，迅速增到三个团。师长这时也从火线上下来了，让我赶紧向军部求援。可是军长、政委、参谋长都已投入战斗。军团总指挥董振堂的军衣，已被炮火撕成褴褛，他干脆甩掉军衣，只穿一件白褂，亲自与敌人格斗，挥大刀在敌人堆里厮杀。这时我才知道，三军所对付的敌人，其确切的兵力是九个团。
这时我们九师更加吃紧，二十七团团长阵亡了，二十六团团长、政委牺牲了，二十五团团长殉职、政委重伤。师长彭熊也负了伤，被担架抬走了。我也负了伤，子弹打尽，幸有一把马刀护身，才杀回了师部。
朱良才政委抱着一支长枪，把文件电报都揣在身上，身边只有几个通讯员了。他说，参谋长你快去组织战斗，代理团长。我说应该是兼团长。朱政委也不及分辨，连说，对，兼团长，马上组织二十七团支撑住，同时让二十六团、二十五团收拢。
我冒着弹雨冲向火线。这时，陈毅同志领导的独三师、独六师已经赶到，他们一看到战场上的危急场面，未等命令就立即杀入重围，这才形成对峙。
我到战场后，根本无法组织战斗，只找到五六个战士，领他们冲杀一阵，找到了二十七团阵地。这时已是下午四、五点钟，阵地上真是尸横遍野、血流成河，敌我各自鸣金，朱政委命人送来固守待援的命令。可是我身边只有五六个人，这样怎么固守？又怎么发起反攻？我便叫一个班长去寻找二十七团的人，我写一张纸条，签上我的名字，叫他到各处去喊。不久，他就喊回来三十多人。我又派六个人，用同样的办法，先后找回了七、八十人。我把大家召集在一起，任命了连长，加固了工事，就地露营。
那天晚上我们是弹尽粮绝，小河里的水都是红的，一股血腥气。战士们只好忍着饥渴，互相挨靠着睡下。第二天早晨互相推醒投入战斗时，有的战士发现自己竟和战友的尸体睡在一起……
七月十日，毛泽东亲率红一军团和红十二军赶到水口，他来到五军团指挥所，召开作战会议。在听完肖劲光、董振堂的汇报后，又视察了敌、我两军的态势，决定由林彪率领红一军团增援南岸的红三军，红十二军增援浈江北岸的十三军，同时命令各部到达指定位置后，马上出击，不给敌以喘息的机会，坚决消灭敌人。
作战部署完毕，董振堂谨慎地向毛泽东提出：“主席，我有点儿事想找您一下。”看到董振堂欲言又止的模样，毛泽东笑了：“董将军，有事尽管说哟！”
由于惦记着关押在瑞金的季振同、黄中岳等人，董振堂鼓起勇气恳切的说道：“季、黄二人起义参加红军以后，虽有些旧习气，发过点唠骚，但据我所知，他们并无背叛红军的行动。再说宁都起义他们都起到了重大作用，思想是积极的，作战也是勇敢的。我想，他们如确有背叛行为，我们当向全军宣布，予以讨伐，绝不姑息。若只是思想作风的问题，还望主席予以教导就是。他们对您都是信服的！”
这是一个十分严肃的话题，当时季、黄等人都关押在瑞金，还没有宣判。而毛泽东一直是随军行动，不知道后方的处理结果，再加上他本人也正遭受着排挤，也就不好向董振堂表态。略为考虑后，他对董振堂说：“我们会查清此事，正确处理的，你要相信组织。在此之前，我希望你与博生同志要多做工作，稳定原西北军同志的情绪。”
董振堂点点头说：“请主席放心，我们一定全力做好这个工作！”
送走毛主席后，董振堂与肖劲光会同十二军的领导，开始了紧张的战前部署。
第二天，在两路红军排山倒海的攻势下，粤敌支撑不住，开始向后溃退。红军乘胜前进，很少拿枪的毛泽东也手握一支驳壳枪，加入了追击的队伍。毛泽东个子高大很显眼，肖劲光看到后，赶紧跑上前去阻止：“主席，您这样太冒险了！不能追了。”随后命令警卫员保护毛泽东立即撤往后方。
毛泽东摆摆手说：“溃退之敌，追追何妨！”说着又冲了上去。肖劲光急了，赶上前去用手一拦，严肃地说道：“毛泽东同志！请你尊重我的指挥权！”毛泽东一楞，复又笑道：“你这个肖劲光，好霸道！我也是红军指挥员，你指挥你的，管我作甚！”说完又跑起来。肖劲光无奈，只得率警卫人员紧紧跟在主席周围。
水口一役，敌我双方共出动了四万余兵力，以红军的胜利而结束。此役共击溃了粤敌20个团，毙敌三千余人。据战后统计，仅阵地前被红五军团指战员用大刀砍死的敌人尸体，就有上千具之多。粤军将领李汉魂（独立第三师师长）在给陈济棠的报告中提到：仅第五师、独三师、独二旅就损失官兵一千二百余人，而伤亡惨重的张枚新第四师还没有包括在内。此役沉重地打击了粤敌，从此以后，粤敌再也不敢与红军为敌了，从而彻底稳定了中央苏区的南翼。但红军损失也十分惨重，仅红五军团十三军就伤亡团级干部七名、连排干部损失近半、战士一千余名，参谋长赵博生右臂挂彩。此外，划归红一军团指挥的十五军四十四师师长王鸿章同志，在此次战役中牺牲了。
王鸿章，陕西人，早年加入西北军，曾任二十六路军第二十七师参谋处处长。宁都起义时，他坚决响应赵博生、董振堂等人的号召，率领七十九旅集体参加起义。加入红军以后，他思想进步，不久即加入了中国共产党。率部先后参加了赣州、漳州战役，在水口战役中，他身先士卒，在率领队伍冲锋时，腹部中弹，英勇牺牲。干部伤亡如此严重，此战之惨烈可想而知，据时任红五军团政治部宣传干事的黄镇回忆：
英勇的红五军团与数倍与我的粤敌精兵20个团血战三天三夜。狭窄的一条浈水，血流成河，到处是尸体和受伤的战士，山谷里杀声震天，尘埃蔽日。
亲历这次战役的罗元发将军也回忆道：
当水口之敌向我军反攻时，师政治部主任刘型同志要我去前面随部队行动参加战斗。我一到前线，便随部队从侧翼向敌人发起了进攻。战士们都脱光了上衣，先是用枪打，子弹打光了，就扔手榴弹，然后举着大刀向敌人冲过去。这是一场真正的肉搏战，伴随着“嘿！嘿！”的喊杀声和刀枪的碰撞声，战士们越杀越勇。敌人被我们的大刀吓坏了，打了几个小时后，战场上留下了横七竖八几百具敌人的尸体。大小河沟里的水也被血染红了，敌人惊恐万状，纷纷逃命……。
时任红一军团政治委员的聂荣臻回忆说：“水口战役是著名的恶仗，双方伤亡之大，战场景象之惨烈，为第二次国内革命战争时期所罕见。尸横遍野，对于这次战斗来说，并不是过甚其词。”
这以后，红五军团又与红一方面军的另两支主力军团（一、三军团）先后参加了乐、宜战役，建、黎、泰战役、金、资战役。五军团越战越勇，1932年12月14日，在表彰红五军团及纪念宁都起义一周年之际，以朱总司令、王稼祥、彭德怀的名义发出嘉奖宁都起义官兵的通令：
“宁都暴动是中国苏维埃革命中一个最伟大的暴动。它表示了在反帝国主义和土地革命的民族革命战争中，广大士兵群众的走向革命；表示了中国地主资产阶级的武装力量在目前革命日益发展情势下的土崩瓦解。同时，增加了一支强大的武装力量到革命方面来，成为红五军团，这是革命史上的一个伟大的光荣的一页。因此，中央政府决定并通令各地举行纪念宁都暴动，并给予领导宁暴的领导人董振堂、赵博生两同志以全苏大会所制定的最高荣誉的红旗章，并给领导宁暴的各干部以革命书籍多种，给参加宁暴的五军团全体战士以其它的慰勉与奖励。”
接到嘉奖令，五军团将士欢声雷动。