第三次军部保卫战发生在皖南事变期间，史称“石井坑守备战”。
广义上，皖南事变中的战斗大多属于保卫新四军军部的战斗，但是，唯有石井坑周围的战斗是由叶挺军长直接指挥、围绕军部展开的固守待援战斗。
在皖南事变中，石井坑守备战是新四军皖南部队最后一场有组织指挥的战斗。
面对国民党军形成的越来越小的包围圈和极度疲惫的我军部队，叶挺决心在石井坑固守，就此展开了石井坑守备战。
他以军长名义发出告全体指战员书，说明革命战士之职责，并鼓励大家勇气，最后要指战员们尽量休息，恢复疲劳，整顿所部，准备作最后之牺牲。
叶挺军长决定立即在周边控制制高点，建立起防御。
具体部署是：二纵老三团占领石井坑西南的东流山北高地、石井坑西北的香炉墩高地，向西、向北坚守。
二纵新三团占领石井坑东北白山（石山）高地和石井坑北部狮形山高地，向东、向北坚守。
三纵老五团占领石井坑东南东流山制高点，向南、向东坚守。
军部特务团和教导团为机动。
东流山制高点是最重要的阵地。东流山先是由教导团（原称教导总队）守卫，全团以干部学员为主，枪支配备不齐，而且步枪上也没有配刺刀，他们靠手榴弹和夺取敌人武器御敌。
10日6时许，军部教导团工兵队到达东流山下时，国民党第四十师第一一九、第一一八团一部已占领东流山山顶。
上午，工兵队经过奋勇冲杀，在教导团其他队支援下，直至黄昏才夺回了东流山制高点，工兵队队长、指导员、副队长全部牺牲，全队只剩下10来个人。
叶挺见到老五团，大声说道：“你们五团是支过硬的老红军部队，在场的许多同志从30年代就已经屡建战功，今天军部把坚守东流山的任务交给你们，大家一定要坚守住东流山阵地，东流山不能丢！”
说着，他用手杖指着山凹里的指挥所说：“我叶挺就在这里指挥，跟同志们同生死、共存亡！”
听到军长的誓言，老五团这支以福建崇安红军为骨干组建的部队士气大振，转身向山上奔去，团首长立即指挥全团上东流山占领有利地形，抢修工事。
为稳定部队，叶挺指示清查人员、设立警戒，并首先解决部队吃饭、休息问题。
为筹集粮秣，临时设立了粮食委员会，由军需处副处长张元培负责，粮食委员会人员会同军部政治部人员调查当地粮食情况，向村民解释购粮的需要。
石井坑当地民众，虽然粮食已被国民党军搜去大半，但都愿尽其所有售给新四军，有几户村民还坚决不肯收钱。
村中各户所养的大、小猪，都自动交给粮食委员会。叶挺将自己的战马也交出来宰杀。
10日，叶挺、饶漱石致电胡服（刘少奇）转延安党中央：“支持四日夜之自卫战斗，今已濒绝境，干部全部均已准备牺牲。请即斟酌实情，可否由中央或重庆向蒋交涉立即制止向皖进攻，并按照原议保障新四军安全移江北及释放一切被捕军部工作人员。”
叶挺草就一份电报稿，发给延安毛泽东请其转发给重庆蒋介石委员长（当时军部与重庆方面不能直接通电），仍希望国民党方面能够解围。
其中一段大意为：今四面被围，弹尽援绝。如委座以为新四军仍系抗战部队，而职仍系抗战军人，则恳立即命令各友军解围。如获成全，职当立即来渝请罪，虽死不辞。
10日下午，前日离队的项英、周子昆、袁国平等人和李一氓等一行人，都未能突出重围，先后随老五团也来到石井坑，情绪沮丧。
项英关于离队经过致中共中央电：“今日已归队。前天突围被阻，部队被围于大矗山中，有被消灭极大可能，临时动摇，企图带小队穿插绕小道而出。因时间快要天亮，曾派人〔请〕希夷来商计，他在前线未来，故临时只找着国平、□□及□□同志（□□未同我走）。至9日即感觉不对，未等希夷及其他同志开会并影响甚坏。今日闻五团在附近．及赶队到时与军部会合。此次行动甚坏，以候中央处罚。我坚决与部队共存亡（请胡服转中央）。”
叶挺召开高级指挥员会议，说明当前处境及坚定作战之决心。与会全体表示同意。随即将汇聚到石井坑的部队编制为4个队，并以一部为总预备队。
会后，各队按部署分驻防地。
随军部行动的5部电台奉命砸毁了4部，销毁了全部联络文件，只留下1部电台，凭记忆的密码与党中央、华中新四军八路军总指挥部保持着联络。
10日，国民党军一线部队第四十、第一四四、第七十九、第五十二、第一〇八师，已对石井坑形成合围，局部进攻不断。
11日，叶挺军长指挥在石井坑初步形成环形防御：教导团坚守东流山（后由三纵老五团接替，团部和一营守东流山主峰，二营长陈仁洪带二营、三营守东流山的另一主要高地长龙山，亦说三营守东流山主峰东北边的东头山，后老三团一营前去接防）。
特务团未突围的三营由二营政委雷光熙率领，自动加入长龙山守卫，后来军部派张云龙参谋接管三营指挥。
二纵老三团二营固守石井坑西南东流山北高地，向西防御，三营坚守石井坑北香炉墩高地，向西北防御。
二纵新三团在石井坑东北，一营坚守白山高地，向东防御，二营坚守狮形山以北2里路的高地，向北防御，三营随团部在白山西侧高地。
二纵的纵队指挥所在狮形山的东山南侧。
另有回忆石井坑守备战的部署如下：二纵为主力拱卫在石井坑周围，老三团二营（缺坚持在丕岭的四连）在石井坑西南东流山以北高地，向西坚守。
石井坑西北香炉峰高地，由老三团三营向西、向北坚守，
石井坑东北白山高地，由新三团一营向东坚守；石井坑狮形山以北2里路的高地，由新三团二营向北坚守；石井坑白山西侧高地，由新三团三营随团部守卫；狮形山的东山南侧为纵队指挥部。
一纵余部坚守在白山西北。三纵老五团、教导团坚守在石井坑东南的东流山（教导总队政治处主任余立金指挥的教导团部署在东流山一带：工兵队抢占东流山制高点；其他部队主要应对茂林方向，一队、二队为主力，并相机夺取大康王庄，三队、四队随一队、二队左翼攻击茂林方向；机炮连架起全军仅有的2门82毫米迫击炮及2挺“马克沁”重机枪构成火力支援）。
特务团2个营余部坚守在薄刀岭（有说在长龙山）。
11日上午，叶挺军长召开军部会议，检查受挫原因，研究行动方案，决定缩短战线，加强工事，以少数钳制多数，控制1个团以上的兵力，选择国民党军弱敌予以打击，再视情况决定下一步行动。
随即，叶挺报告中央：一、顽敌四十、一四四、七十九、五十二、一〇八各师，已于今日合围，预计明晨会总攻。二、顾〔祝同〕已下生擒我等之命令。三、我们方针：缩短防线，加强工事，以少数钳制多数，控制一个团以上强力，选择弱点，俟机突击，给以大打击后，再做第二步，能突破当更好。四、现士气尚佳，惟粮弹不济，不能久持。本军五昼夜不停与五六倍之敌激战于重围，计划又告失败，现将士疲劳过度，只好固死一拼。
11日上午，国民党军对石井坑发起了第一次总攻击，被新四军守备部队打了下去。
其中，东流山争夺战最为激烈。国民党第四十、第一四四师反复猛攻东流山一线，均被我老五团、老三团、教导团顽强击退，第四十师还被毙、伤旅长各1名。
11时许，国民党军重点进攻我教导团工兵队的阵地，军部参谋刘奎率工兵队先后打退10余次冲锋，虽然我教导团机炮队和第一、第三、第四队增援，但敌军仍然突破了我军阵地，攻占了东流山一处制高点。
下午2时许，西首岭失守。下午3时，国民党第四十师一一九团和一一八团报告上级，已将“东流山之最高峰”“占领大半”，5时“全部占领”东流山。
傍晚，东流山3个较高的山峰相继失守。担任教导团总指挥的余立金组织教导团剩余人员展开反攻，先后收复东流山3个较高的山峰，但不久又被国民党军夺取。
叶挺派陈忠率一个临时整编营（一纵老一团突围受阻，由李元率领老一团二营300余人转战到石井坑，以他们为主整编成一个营，由陈忠任营长、陈棣华任营政委）前来增援。
同时，新、老三团一部从右侧支援老五团反攻东流山。老五团在这些兄弟部队的支援下，于11日傍晚又夺回了东流山阵地，燃起了3堆火光报捷。
11日晚，军部派出新、老三团各一部从石井坑向茂林方向的东岗村发起猛攻，击退国民党军但又遭新七师、第一四四师组织整营整连反扑，激战持续到拂晓，新、老三团伤亡较大，被迫后撤。
老三团二营转移到石井坑西南边的无名高地上，从9日下午坚持到13日下午多次击退国民党第一四四师一部的进攻，其六连从丕岭下来时尚有70余人，此时只剩20余人，但敌人始终未能踏上无名高地一步。
11日，叶挺、饶漱石致电毛泽东、朱德、王稼祥：“本军五昼夜不停与五、六倍〔之敌〕激战于重围，计划又告失望，现将士疲劳过度，只好固守一拼，惟士气尚高。此次失败，挺应负全责，实因处事失彼、指挥失当所致。但政委制□□□之缺点实亦一因。今事已至此，只好拼一死以赎其过。希夷”②
当日，毛泽东、朱德、王稼祥致电胡服、陈毅即转叶挺、饶漱石及全体同志电：“希夷（即叶挺）、小姚（即饶漱石）的领导是完全正确的，望全党、全军服从叶、姚指挥，执行北移任务。你们的环境虽困难，但用游击方式保存骨干，达到苏南是可能的。”
12日清晨5时30分，上官云相电话命令国民党军各部：各部队即刻开始向当面之匪进行拂晓攻击。
天亮后不久，国民党军继续发起猛攻，仍然是围绕东流山的战斗最为激烈，国民党第四十、第七十九师联合攻击。老五团二营、三营和老三团一营在东头山连续打退国民党军十多次进攻，数次展开肉搏。
下午，第四十师由东南、第五十二师由东、第一〇八师由东北、第一四四师由北、第七十九师由西，以优势火力、兵力对石井坑实施向心总攻击。
第四十师仗着人多势众，轮番集团冲锋。老五团集中机枪、手榴弹回击。战至黄昏，老五团在教导团支援下，先后打退国民党军成营成团的多次疯狂进攻，山头上的茅草在敌人炮火下一度烧成一片火海，阵地数次被突破，又数次夺回来，但部队的伤亡也很大。
老五团全体指战员牢记叶挺军长的誓言，子弹打光了，就和敌人拼刺刀，刺刀戳弯了，就用牙齿咬，全团5位正副营长伤亡（其中一营营长祝喜良和二营营长陈仁洪、副营长马长炎身负重伤，一营副营长邓林、三营副营长叶露霄先后牺牲）。
二营一排陈排长、二班黄班长拉响手榴弹与敌人同归于尽，几位身负重伤的战士抱着冲上来的敌人滚下深谷，场面之壮烈，惊天动、泣鬼神。
12日，毛主席出席中共中央政治局会议。会议通过由毛主席起草的指示电，当日下午以中共中央书记处名义电示胡服、陈毅转叶挺、饶漱石：
“一、中央决定一切军事、政治行动均由叶军长、饶漱石二人负总责，一切行动决心由叶军长下。项英同志随军行动北上。二、中央此决定向部队干部宣布。”
接着，毛泽东、朱德、王稼祥致电胡服即转叶挺、饶漱石：“你们当前情况是否许可突围？如有可能，似以突围出去分批东进或北进（指定目标，分作几个支队分道前进，不限时间，以保存实力达到任务为原则）为有利，望考虑决定为盼。因在重庆交涉恐靠不住，同时应注意与包围部队首长谈判，并盼将情形电告。重庆方面，正在交涉，但你们不要靠望，一切靠你们自己。”
经过石井坑两天激战，我军守备部队伤亡2000千人以上，老五团牺牲大半，老三团一营及教导团工兵队、炮兵连伤亡殆尽，教导团干部队及第三、第四两个政治队学员亦大多献出了生命。
由于我军伤亡太大，加之弹药几乎耗尽，石井坑周围的我军一些阵地相继失守，石井坑已局部暴露在国民党军火力之下。
国民党军一度从石井坑坑口对面的山坡冲下来，有小部队甚至已经冲到了村口不远处。战线交错不清，攻击与反击无数次反复。
此日，二纵新三团坚守住了阵地：一营在白山阵地上击退第五十二师1个多营的数次进攻；二营在狮形山以北高地打退第一〇八师1个营的偷袭；三营在白山西北高地，打退第一〇八师和第五十二师各1个营的进攻。
这样保障了军部指挥所暂时未受攻击。
傍晚③，鉴于局势已无可挽回，叶挺军长决定分散突围，各部队自己选择突围方向，设法冲出包围圈。
总的目标依然是北上，一是经铜陵、繁昌渡江北上，一是经苏南渡江北上，或就地坚持打游击。
叶挺军长鼓励干部们说：“你们都是共产党员，愿意当突围司令的，都当突围司令吧！”
他要求大家：“皖南部队是革命的精华，你们要坚决突出重围，到江北去，开创抗日根据地，发展壮大革命力量。”
突围方向主要有三个：左路往茂林方向，中路往冬青树方向，右路往大康王方向。
13日凌晨，石井坑周围的几个制高点（香炉墩、象形山等）相继被国民党军占领，下午，白山也失守，村子前后都已暴露在其火力下。
于是，已在石井坑坚守了3天多的新四军数千人陆续分散突围，主要分为3路：左路（二纵余部为主）向西北往茂林方向，中路往冬青树方向，右路（叶挺率部为主）向东北往大康王方向。
叶挺、饶漱石率军司令部、教导团、老五团等部分人员500多人为一路，从石井坑往东北翻越白山（石山）的山峰火云尖（海拔811米），往大康王（大坑王）方向，项英、周子昆、袁国平也往此方向突围。
跟随叶挺、饶漱石从石井坑突围的一路，是以军部和教导团人员为主体的。
这支队伍由狮形山下的前线指挥所出发，向东北方向爬上石井坑北面的白山（石山），在火云尖附近越过山脊，下山进入西坑（山谷）。
这里只有一个坑口（谷口）向西通往外界。国民党第一〇八师六四四团已在坑口及坑口外的大康王（今王府村、九峰村一带，靠近鹿角山）设防，新四军突围人员当即遭到他们的机枪密集扫射。
叶挺军长临时组织起手枪队，试图冲击国民党军的机枪阵地，打开往坑口突围的通道。以手枪对机枪、以非战斗人员为主的队伍对付正规军，结果可想而知。
手枪队终因兵力、火力相差悬殊未能冲开国民党军防线，剩余人员只得四下分散寻机突围。
项英、周子昆率军部少量人员，在鹿角山附近另觅去处，后在大康王就地隐蔽待机。
1月14日，一位国民党兵（自称是第一〇八师六四四团二营的排长）举着白旗边走边喊，声称“自家人不打自家人”，要新四军“派一位代表出去商量办法”。
军部敌工部部长林植夫（民主人士）与第一〇八师素有旧交，自告奋勇带了几人前去谈判，但他们下山后就音讯全无。
时隔不久，国民党军又开始搜索，不时开枪。叶挺不再躲了，他不顾警卫劝阻，坦然地打开手杖上自带的折叠椅坐了下来。
这根金属手杖是叶挺在德国时，一位德国军事界好友赠送给他的，不仅外观漂精致亮，而且可以转换为坐凳，还可以转换为单发的枪支使用。
时间耗不起！为营救被困在山中的部队，饶漱石提议叶挺下山去见见老熟人——国民党第一〇八师师长戎纪五，看看有没有转圜的余地。
叶挺一开始表示不能去，认为去了也是步林植夫的后尘。经饶漱石说服，叶挺表示服从党的决定，他起身折叠起手杖，扔下深谷，遂带随员10余人再去与国民党军谈判，下山寻找第一〇八师师部。
不料，国民党军巡逻队带叶挺军长见到的，不是第一〇八师师长戎纪五，而是第五十二师副师长朱惠荣（没有给叶挺军长任何转圜余地），叶挺军长即被扣押，不久后入狱。
他先后被关押在上饶、恩施、桂林、重庆等地，长达5年又50天。
从石井坑突围的其他新四军部队，越冲越分散，有的就地隐藏、避过风头，有的打到江边、设法渡江，有的被老百姓掩护、化装混出哨卡，有的找到当地党组织……更多的还是牺牲、负伤、被俘……
一一一一一一一一一一一一
注①：电文中的“政委制”显然指的是新四军副军长项英实为新四军政委，而对非党人士叶挺军长造成的制衡。
注②：关于石井坑分散突围时间的记载存在很大差异（不同回忆指出的时间包含12日下午至14日下午），归结起来，主要是两个时间，一说是于12日晚（含13日凌晨）开始大突围，另一说是于13日下午开始大突围。《新四军战史》《新四军征战日志》《回顾新四军军部》《新四军综述大事记表册》中均记为新四军余部于12日晚从石井坑开始突围。由于叶挺、饶漱石所率突围部队中包括坚守东流山的教导团、老五团余部，从东流山撤下来的时间均为13日下午（时任三纵老五团二营营长的陈仁洪回忆：13日下午大约4点钟，团政治处主任何志远对他说：“团里已经接到叶军长的命令，准备在今天黄昏以后突围”。叶超回忆，是在13日黄昏后，军首长经过研究，才分路突围。时任二营副营长的马长炎回忆也是1月13日下午开始突围）。李一氓在皖南事变后向中共中央的报告中，也是指出军部突围在13日黄昏后。根据胡立教、曹丹辉、颇伏、陈士吾、温净、廖辉、王振芳、郭隆辉、张起信、娜莹等同志的回忆撰写的《抗日战争时期新四军军部通信工作回忆》指出，13日下午向华中新四军八路军总指挥部发出了最后一封电报才撤退。故叶挺、饶漱石所率的这一路从石井坑突围的时间当在13日下午以后。