叶挺重新集合经过休整补给的5000人部队，战斗力有很大恢复和提高。饶漱石提议由叶挺出面与顾祝同谈判，叶挺勃然变色，表示决不可能。叶挺致电中央，请求中央“以全面分裂胁蒋，命顾撤围。我等打到最后一人一枪。”

中共中央政治局决定并电告叶挺：“一切军事、政治行动均由叶军长和饶漱石二人负总责，一切行动决心由叶军长下。”饶漱石立即向部队宣读中央电报原文。叶挺决定坚守石井坑，并重新部署部队防御系统。敌军发起新的总攻，战斗惨烈。叶挺意识到最后时刻已临近，开始焚烧文件，向中央发出最后一份电报，并致电夫人李秀文“绝命书”。在向刘少奇和陈毅发出告别电后，烧毁密码，砸烂电台。

蒋介石一面欺骗中共中央“已两次电令顾祝同撤围”，一面给顾下了“限即日解决皖南匪军”死命令，向新四军发起第三次总攻。随军的著名音乐家任光不幸牺牲，叶挺悲痛万分。当天黄昏，敌炮弹已逼近叶挺指挥所周围，叶挺决定组织部队分散突围。军部首长分两个战斗组突围，叶挺和饶漱石、项英和周子昆分别率队突围。分手时，叶挺和项英互道珍重，依依惜别。霎时间，两组队伍即被冲散，叶挺率部翻山到达西坑。