4月10日6时，国民党军开始向广昌实施进攻。红一、红三军团和红五军团第十三师等部坚守江东岸大罗山、连福峰、白叶堡阵地，抗击敌河东纵队；红九军团和新从龙冈地区调来的第二十三师等部英勇奋战，坚守阵地；红三军团第五师广大指战员积极响应中共中央“武装保卫赤色广昌，不让敌人侵占苏区寸土”的号召，依托阵地，向进攻之敌实施“短促突击”，连续打退敌人两次进攻，歼敌第三十三团大部，俘敌团长以下官兵120余人。鉴于其河东纵队受阻，陈诚即改取以河东纵队在江东岸钳制中央红军主力，河西纵队向前推进，但是，博古、李德不察敌情的变化，仍命令中央红军主力坚守河东阵地，与敌对峙。
4月27日，国民党军集中10个师的兵力，开始会攻广昌。不到半天，便把李德所谓坚固的永久性工事轰平了，守备在工事里面的一营红军战士，全部壮烈牺牲。红军广大指战员在众敌夹击下经过一天激战，发动了多次突击，均未成功，受到很大伤亡。博古、李德被迫放弃坚守广昌的计划，命令红军退出广昌。至此，历时18天的广昌保卫战结束。此役，中央红军毙伤俘敌共2626人，自身却伤亡5093人，约占参战总人数的1/4。这是红军历史上最典型的阵地战、消耗战，给尔后红军的反“围剿”带来了极为有害的影响。
对于广昌保卫战的失败和部队遭受的重大伤亡，红军广大指战员极为不满。彭德怀在战役结束不久，当面批评了李德的指挥。他在回忆广昌战役和这段经历时说：
三、四月间，敌集中大量兵力进攻广昌。方面军前方司令部撤回瑞金，另组临时司令部。博古为政委，实际上是李德为总司令，亲上前线，指挥坚守广昌。我再三说广昌是不能固守的，必须估计敌军技术装备。他们不相信，而相信他们自己构筑的永久工事。我说，在自己没有飞机大炮轰击的情况下，就算是比较坚固的野战工事，在今天敌军的装备下，是不起作用的。如果固守广昌，少则两天，多则三天，三军团一万二千人，将全部毁灭，广昌也就失守了。……
进攻广昌之敌七个师，一个炮兵旅轰击，每天约三四十架次飞机配合，拖着乌龟壳（堡垒）步步为营前进。前进一次只一千至二千米；在其火力完全控制之下，站稳了脚跟，先做好了野战工事，配备好火力，再进第二步；每次六七架飞机轮番轰炸。从上午八九时开始至下午四时许，所谓永久工事被轰平了。激战一天，我军突击几次均未成功，伤亡近千人。在李德所谓永久工事里担任守备的营，全部壮烈牺牲，一个也未出来。……
当日约八时以后，战斗停止时，博古来电话，说李德、博古约我和杨尚昆去谈谈，他们明天回瑞金去。见面时，李德还是谈他那一套，如何进行短促突击，如何组织火力。我说，怎样去组织火力点？根本没有子弹！在敌碉堡密布下，进行短促突击，十次就有十次失败，几乎没有一次是得到成功的。我尽情地、毫无保留地讲了自己的意见，大胆地准备个人的不幸，说，你们的作战指挥从开始就是错误的。……如果不是红军高度自觉，一、三军团早就被你送掉了。我还说，这次广昌战斗你们看到了吧！这种主观主义，是图上作业的战术家。中央苏区从一九二七年开创到现在快八年了，一、三军团活动到现在，也是六年了，可见创造根据地之不易。“崽卖爷田心不痛”，被送掉！
这段话是伍修权同志翻译的，李德没有发火。我知道没有全翻，如果全翻了，哪有不发火的道理呢？我请杨尚昆同志重翻了。这时李德咆哮起来：“封建！封建！”他跳我高兴。他继续骂我，说是因为撤掉我的革命军事委员会副主席不满意（撤职是事实，但不知为什么）。我说，根本没想那些事，现在是究竟怎样才能战胜敌人，这是主要的。我骂了他下流无耻，鄙视了他。那次，我把那套旧军衣背在包里，准备随他到瑞金去，受公审，开除党籍，杀头，都准备了，无所顾虑了。……
在后方的毛泽东也对广昌保卫战提出尖锐的批评。他说，广昌战役对红军来说，是个灾难，毫无战绩。曾支持“左”倾冒险主义的一些人，也开始对李德的指挥不满。在第五次反“围剿”中，张闻天对李德的错误指挥已经开始怀疑。广昌战役后，张闻天说，这样打下去，我们能有胜利吗？在5月上旬的一次中革军委会议上，他批评广昌战役说：这次战役同敌人死拼是不对的，结果使红军遭到了巨大的损失。并批评博古过于重用李德，说我们中国的事情不能完全依靠李德，自己要有点主意。结果与博古发生了激烈争论，争得面红耳赤，相持不下。张闻天后来回忆说：
会议上，我同博古同志的公开冲突，是在关于广昌战斗的一次讨论。我批评广昌战斗同敌人死拼，遭受不应有的损失，是不对的。他批评我，说这是普列哈诺夫反对一九○五年俄国工人武装暴动的机会主义思想。我当时批驳了他的这种污〔诬〕蔑，坚持了我的意见，结果大家不欢而散。其他到会同志，没有一个表示意见。
从此时起，我同博古的矛盾加深了，……
由于这些矛盾的发展，博古开始排挤我。
当时，身为红军总参谋长的刘伯承，也不满意李德的错误指挥。后来，有一次李德到总参谋部去，几个机要员在路边烧火做饭，挡了他的路，他竟一脚把锅给踢翻了。刘伯承怒不可遏，当场跟李德吵起来，结果被降到红五军团去当参谋长。
尽管许多中央领导和红军指战员对错误的军事领导极为不满，但博古、李德根本不顾广昌保卫战的失败和部队遭受的重大伤亡，仍命中央红军进行建宁保卫战。林彪根据该地区的实际情况和广昌保卫战的教训，给中革军委写信说：根据敌军的行动计划，“我们仍然有求得在运动战中消灭敌人的充分机会”，我军主力“宁可多走点路，宁可万一扑空，只要时间上赶得上则应当去赶那个机会”。并说：“我主力兵团可以取得胜利的仗不应放过，对于得不偿失的仗，对于胜利条件不大足的仗，则不应以主力进入战斗”，应切忌“过去那样以主力逼近敌人，与敌对峙”的方法，消耗兵力和弹药，陷于被动。还说：“地形条件对于作战有很大的决定意义，战胜敌人时的兵力对比的少不成为重要因素，在山地战为尤然。如地形条件适宜和战术运用巧妙等，是能少胜众的，至少能消灭敌之一部。”〔这无疑是个正确的建议。但是，博古、李德却拒绝采纳，仍然命令东方集团采用堡垒对堡垒和“短促突击”的战法，同敌人拼消耗。
5月16日，东方集团遭受较大伤亡，被迫放弃建宁城，向宁化地区转移。至此，中央苏区西起龙冈，中经广昌，东至建宁、泰宁、明溪（今归化）、永安、连城，南迄筠门岭，均被国民党军占领，形势日趋恶化。
国民党军占领广昌、建宁等地后，蒋介石即命“围剿”中央苏区的各路部队加紧筑垒、修路，巩固占领区，并拟集中31个师的兵力，从六个方向于7月初向中央苏区中心区发动全面进攻。
这时，经过近十个月的反“围剿”作战，中央苏区的生产已遭到严重破坏，部队供给和人民群众的生活已十分困难。可是，博古、李德等人仍决定采取“六路分兵”、“全线抵御”的方针，命令中央红军主力及一切地方武装在中央苏区内继续坚持斗争，企图通过主力红军的顽强抵抗和发展游击战争，来求得战略上的变更。
在这种思想指导下，中央红军开始了更加艰苦的防御作战，使部队又遭受了重大损失，中央苏区进一步缩小。“六路分兵”、“全线抵御”不仅没有制敌，反而为敌所制，使红军陷入更加被动的境地。
9月上旬，“围剿”中央苏区的国民党军加紧向中心区发动进攻，苏区进一步缩小，苏区内的人力、物力已经匮乏，红军在苏区内打破敌人的进攻已经根本没有可能。在这种情况下，博古、李德等被迫放弃在苏区内部抵御敌人的计划，决定于10月底或11月初，实行战略转移。
9月8日，按照中革军委的决定，中央红军第二十一师以第六十一、第六十二团和由赣江独立团改编的第六十三团为基础正式编成。21日，又根据中革军委的决定，将第二十一、第二十三师合编为中央红军第八军团，周昆任军团长兼第二十一师师长，黄任军团政治委员兼第二十一师政治部主任。第八军团司令部由第二十一师司令部代理。其任务是：以运动防御，阻止由龙冈向古龙冈方向推进之敌，为中央红军主力准备实行战略转移争取时间。在此期间，中革军委还决定成立教导师，张经武任师长，何长工任政治委员。
9月26日，“围剿”中央苏区的国民党军主力开始向中心区发动全面攻击。10月6日，占领石城，并拟于14日总攻瑞金、宁都。“左”倾冒险主义领导者仓促决定提前退出中央苏区，向湘西实行战略转移。
至此，持续了一年之久的第五次反“围剿”作战最终失败。
