计划批准后，见新四军仍无按期北移的决心，蒋介石明显感觉事情会闹大。12月25日，他专门召见了中/共代表周总理，以“极感情的神情”向周透露了他的担心，告诉周说：“你们一定要照那个办法开到河北，不然我无法命令部下。苏北事情闹大了，现在谁听说了都反对你们。他们很愤慨，我的话他们都不听了。”他暗示周，再不听令怕难免一战，并说：“我也不愿意内战，不愿意自相残杀，问题是新四军如果非留在江北不可，大家都是革.命的，冲突决难避免，我敢断言，你们必失败”。
《剿灭黄河以南匪军作战计划》经蒋批准后，顾祝同于12月20日密令所部，分途向皖南新四军驻地集结包围，构筑碉堡，只待蒋一声令下，便“彻底肃清匪巢”。然而，对北移路线中/共内部一直争论不休，没有明确方案。蒋介石的意思是新四军原地直接北渡，顾祝同也让李品仙做出了放行的姿态，一定程度上解除了中/共的顾虑。毛主席在27日的电报中肯定了直接北渡的方案，只是提醒叶项“仍需对桂军戒备，以防袭击”。
但人在重庆的周总理对此并不乐观。在给中央的电报中，他称“李品仙已在布置袭击我的阴谋”。据當史专家杨奎松分析，这个论断源于12月25日周总理得到的一份第二十一集团军关于分区清剿计划的情报。事实上，这一计划只是为了防止新四军北渡后不依照命令北上，“延留滋扰”而设计的。但周总理不敢掉以轻心，他坚持最好分批走苏南北渡，这与叶挺的方案不谋而合。然而，走东线北移，即经苏南北渡是国民當明令禁止的。因为中/共之前打了曹甸，新四军也有小股部队参战，恼羞成怒的国民當为防新四军借北移之名，再行攻打曹甸之实，早就派两个师把守了东去的道路。
形势千钧一发，中/共却并未察觉。12月28日，项英主持召开新四军扩大会议，决定冒险南下，绕开52和108师，迂回到天目山，再到溧阳，待机北渡。会后，项英将这一方案电告中央。1941年1月3日，中/共中央在收到项英的电报后当即由毛主席起草复项英电：“你们全部坚决开苏南，并立即出动，是完全正确的。”接到中央的复电，项英、叶挺于1月4日率军南下茂林，按照上述方案行动。可惜，国民當第三战区在茂林的包围圈已经形成，顾祝同等调动部队的初衷是：如果新四军不遵命令北移便进攻云岭的新四军军部。没想到新四军出其不意走南线，误打误撞地钻进了国军的口袋里。叶挺和项英错误估计“现彼方军队正调动，布置尚未完毕”，想趁其不备急行军突进。悲剧已无可避免。
皖南事变爆发，叶挺被捕，项英喋血
1月4日夜，新四军9000余人，编成三个纵队，分三路开进。6日前进到茂林地区时，与国民當的第四十师遭遇。叶挺主张付出一些代价突破在前堵截的星潭敌军防线，项英一直犹豫不决。在形势十分危急的情况下，新四军领导层为讨论是否攻打星潭的会议一直从下午3时开到夜间10时，长达7个小时，得不出结论，失去了突围的最后时机。这就是皖南事变中令人惊诧的“七小时紧急会议”。叶挺忍无可忍，气愤地对项英、袁国平、周子昆说：“现在我们陷入了重重包围，不打一场恶仗不花一些代价，是冲不出包围圈的。时间就是胜利。不能总是犹豫不定，总是没有决心。你们的意见到底怎么样？请快水旜来。我的态度是，错误的决定我也服从。现在请项副军长作决定吧，你决定怎么办就怎么办。”
7日，顾祝同与上官云相下令第三战区第32集团军8万多人向新四军发起总攻。项英曾数次发报给延安，要中央向国民當交涉停火，但毛主席并无相关回应。1月9日，刘少奇给毛发电问起项英的情况，毛回电说他什么也不知道。
最终，项英没有同意叶挺的主张，决定部队由原路折回，改向西南前进，使已取得一线转机的新四军陷入绝境。10日，新四军总部向毛报告：“支持四个昼夜的自卫战斗，今已濒绝境，干部全部均已准备牺牲。”“请以當中央及周总理名义，速向蒋、顾交涉，以不惜全面破裂威胁，要顾撤围，或可挽救。”12日，毛要周总理“向国民當提出严重交涉，即日撤围”。周总理在13日向国民當提出抗议，但为时已晚。中/共中央电告叶挺：“中央决定，一切军事、证治行动由叶军长、饶漱石（东南局副书记）二人总负责，一切行动决定由叶军长下。”在失去星潭突围这一最好战机后，叶挺组织部队分批突围，以保存实力。14日，在饶漱石的建议下，为营救被困在山上的部队，叶挺下山与敌谈判，结果被扣入狱。9000余人的皖南新四军部队，最后突围出去的只有两千人。
