刘伯承立即将袭占遵义的经过报告朱德。1935年1月7日21时10分，中革军委通告全军：“我二师今2时已袭占遵义，敌由北门溃退，我正乘胜追击中。”遵义守军北逃的方向是娄山关、桐梓。娄山关离遵义90里，是黔北连绵大山中的一道著名险隘，像一把铁锁锁住了遵义通往四川的出路。如果不及时控制娄山关，中央红军下一步的行动将受到极大的限制。想到这一点，刘伯承与聂荣臻立即赶往第二师驻地。第二师进城后正在号房宿营。刘伯承、聂荣臻一到就说：“不行不行，四团不能休息，有任务。”第四团团长耿飚、政委杨成武迎上来。刘伯承接着解释说：“六团实际上是智取遵义，因此，敌人有3个团的兵力从北门逃走了。这是一股后患。必须歼灭这些敌人。”说着，又指着刚刚展开的地图向耿飚、杨成武下达命令：“你们立即出发，去占领娄山关，然后占领桐梓。这个任务很重要。”聂荣臻在一旁补充说：“六团昨天比较疲劳，这下该用着你们这个主力团了。怎么样？”“坚决完成任务。”耿飚、杨成武齐声回答。刘伯承、聂荣臻微笑着点点头。刘伯承又对战斗做了具体布置，要求第四团“夺关快、伤亡少”。第四团以急行军的速度赶到了板桥镇。根据刘伯承“夺关快、伤亡少”的指示，第四团领导进行了认真的研究和充分的准备。经过侦察和调查，他们认为不宜正面硬攻，而应采取正面佯攻，侧翼抄袭的战术才能奏效。要实行抄袭必须有路。在一位老猎人的帮助下解决了这个难题。这位猎人说，早年间从板桥镇到娄山关，一直靠一条小道通行，后来修了公路，这条小道便无人再走。第四团领导据此做出了战斗部署，以大部兵力担任正面主攻，以侦察队和小部分兵力走小路迂回侧后。1月8日，第四团发起了攻关战斗。正当守关黔军集中力量进行正面防御时，不防红军迂回部队从背后杀了上来。在红军前后夹击下，黔军很快被摧垮，残存者慌乱地向北逃窜。第四团一路尾随猛追，于当天占领了桐梓城。第四团的胜利行动实现了红军总部打开入川通路的意图。同一天，朱德下令刘伯承兼任遵义警备司令，由干部团担任遵义警卫工作。并将各军团分别部署到遵义周围和乌江北岸，防备南北两个方向上敌人的可能进攻。
这时蒋介石派空军侦察，得到的报告是红军在遵义、桐梓、仁怀一带集结，动向不明。蒋介石批准“追剿军总指挥”薛岳的请求，令第一纵队吴奇伟部集结在贵阳、清镇一带整训待命；第二纵队周浑元部在乌江南岸对遵义红军警戒。红军获得了宝贵的休整机会。中共中央政治局从1月15日至17日在遵义召开了扩大会议。出席会议的有政治局委员博古、洛甫、周恩来、朱德、毛泽东、陈云；政治局候补委员王稼祥、刘少奇、邓发、凯丰（何克全）。扩大的参加者有总政治部代主任李富春、总参谋长刘伯承、第一军团长林彪、政治委员聂荣臻、第三军团长彭德怀、政治委员杨尚昆、第五军团政治委员李卓然、中共中央秘书长邓小平；军事顾问李德和翻译伍修权。会议由总书记博古主持，他作了关于第五次反“围剿”的总结报告，主要是强调客观原因，强调敌人的强大，作为不能在中央根据地粉碎第五次“围剿”的主要原因。红军总政委周恩来作了副报告。张闻天按照会前与毛泽东、王稼祥共同商量的意见，作了反报告。接着，毛泽东作了长篇发言，系统地批判了博古、李德在军事指挥上的错误，具体地阐述了中国革命战争的战略战术和今后在军事指挥上应采取的正确方针，成为遵义会议决议的基础。会上，朱德、李富春、刘伯承、聂荣臻、彭德怀等都发了言。
遵义会议决议指出：“政治局扩大会议认为一切事实证明我们在军事上的单纯防御路线，是我们不能粉碎敌人五次‘围剿’的主要原因。”“此外，政治局扩大会议认为博古同志特别是华夫同志的领导方式是极端的恶劣，军委的一切工作为华夫同志个人所包办，把军委的集体领导完全取消，惩办主义有了极大的发展，自我批评丝毫没有，对军事上一切不同意见不但完全忽视，而且采取各种压制的方法，下层指挥员的机断专行与创造性是被抹煞了。在转变战略战术的名义之下，把过去革命战斗中许多宝贵的经验与教训完全抛弃，并称之为‘游击主义’，虽是军委内部大多数同志曾经不止一次提出了正常的意见，而且曾经发生过许多剧烈的争论，然而这对于华夫同志与博古同志是徒然的。一切这些，造成了军委内部极不正常的现象。”“政治局扩大会议特别指出博古同志在这方面的严重错误，他代表中央领导军委工作，他对于华夫同志在作战指挥上所犯的路线上的错误以及军委内部不正常的现象，不但没有及时地去纠正，而且积极地拥护了助长了这种错误的发展。”
政治局扩大会议撤销了博古、李德的最高军事指挥权，决定仍由中革军委主要负责人周恩来、朱德指挥军事，推选毛泽东为政治局常委。接着在行军途中，又组成了由毛泽东、周恩来、王稼祥参加的三人小组，代表政治局常委领导军事。从此，无论在政治方面还是军事方面，毛泽东的意见都受到了尊重，事实上确立了以毛泽东为核心的新的中共中央领导，结束了第三次“左”倾路线的中共中央的统治地位。
在遵义会议上，刘伯承和聂荣臻建议，红军应打过长江去，到川西北去建立根据地。他们提出，四川条件要比贵州好得多。一是有第四方面军在川陕根据地做接应；二是那里人稠物丰，利于红军活动和发展；三是四川交通闭塞，当地军阀向来排外，蒋介石想往里大量调兵不易。中共中央采纳了这个意见，并于1月22日以中共中央政治局及军委名义发出《关于第四方面军配合野战军转入川西的指示》：“为选择优良条件，争取更大发展前途计，决定我野战军转入川西，拟从泸州上游渡江，若无障碍，约2月中旬即可渡江北上，预计沿途将有许多激烈的战斗。这一战略方针的实现，与你们的行动有密切关系，为使四方面军与野战军乘蒋敌尚未完全入川实施围剿以前密切的协同作战，先破川敌起见，我们建议，你们应以群众武装与独立师团向东线积极活动，钳制刘湘敌，而集中红军全力向西线进攻。”
