敵沿江防線被我軍突破後，殘敵潰退到鹽亭、梓潼、江油、中壩等地，企圖構成新的防線，阻止紅軍西進。方麵軍總部以取得戰役全勝為目的，決定集中主力殲滅梓潼、江油、中壩地區之敵。遂令三十一軍和三十軍八十八師分別推進羊模壩、三磊壩、廣元地區和青川、平武，防堵胡宗南部南下；令九軍和三十軍主力向江油、中壩地區進擊。賦予四軍的任務是：攻克梓潼縣城，阻擊綿陽方向可能來援之敵。
紅軍不顧休息，接到命令就準備出發。在一塊開闊地上，許世友對先頭部隊第三十一團作了簡要動員：
“同誌們，嘉陵江是過來了，擺在我們麵前還有150多裏山路。我們要拿出關雲長過五關斬六將的勁頭來，追殲逃往梓潼的敵人。”
指戰員們聽說還有仗打，連日作戰的疲勞一掃而光，換上新草鞋，又邁開了矯健的步伐。
行軍路上，到處都是敵人遺棄的槍支、彈藥、被裝、大煙等物品，還有從老百姓那裏搶來的來不及帶走的糧食、布匹、牲畜等。沿途村落集鎮，被敵洗劫一空，焚毀的房屋在燃燒，慘遭**的婦孺在哭泣。看到這一切，戰士們怒火滿腔，宣傳隊員們不時對部隊大聲疾呼：“快，追上敵人消滅他，為鄉親們報仇！”
大家翻山越嶺，很快進抵梓潼城下。經過激戰，占領了川陝大道上的一定重鎮，派出了向魏城、綿陽方向的警戒。
與此同時，九軍二十七師在江油縣城附近的牟家渡，乘敵不備渡過涪江，殲敵一個營，爾後擊潰了城郊守敵一個團，占領了江油外圍的觀霧山、公子坪、陳塘觀、塔子山諸要點，對江油守敵形成了合圍。三十軍主力擊潰了以中壩為中心，沿涪江一線守備的敵兩個旅，占領了中壩、彰明等地。
江油、中壩地區，是川西北的富庶之地，土地肥沃，物產豐富，商業繁榮，中壩還有“小成都”之稱。該地區在軍事上也有重要的地位，為成都的北方門戶，曆來是兵家必爭之地。三國末期，魏將鄧艾親率精兵三萬，自甘肅陰平翻山越嶺七百餘裏突襲江油城。蜀軍守將馬邈毫無準備，來不及組織抵抗。江油城一丟，蜀軍防線全麵崩潰，魏軍**直趨成都。蜀漢後主劉禪見敗局已定，隻好派侍中郎張紹帶著皇帝的禦璽向魏軍投降。
由於這一地區特有的地位與作用，紅四軍的攻勢對成都構成了重大威脅。成都市的大地主、大資本家以及反動官僚，紛紛變賣財產，準備逃往重慶、武漢、上海、香港等地。四川軍閥的反動統治，出現了嚴重的危機。
劉湘為保住其四川省的統治大權，不遺餘力，拚湊了18個團的兵力，由第二十八軍軍長鄧錫侯率領，在飛機的支援下向江油、中壩反撲，妄圖解江油之圍，除成都之危。
方麵軍總部獲悉這一情況，遂令九軍二十七師繼續圍困江油；九軍二十五師、三十軍八十八師和四軍，撤離中壩、彰明、梓潼等地，分別占領江油以南的塔子山和魯家梁子一帶有利地形，搶修工事，打敵援軍。
現場明確了部署，部隊已陸續到達，搶修了部分工事，做好了戰鬥準備。
4月17日晨，金色的太陽剛剛爬上山巔，黑壓壓的敵群就向紅軍陣地衝過來了。隻見一個個骨瘦如柴的敵兵，端著槍，貓著腰，有氣無力地向山上爬著。
敵人離大家越來越近了，一百米、五十米……
“打！”
隨著一聲令下，一排手榴彈在敵群中開了花，機槍、步槍、手槍一起吼叫起來。頃刻間，敵人倒下一大片。僥幸活命的，連滾帶爬地向山下逃走。
敵人沒有就此罷休，又組織了更加凶猛的進攻。先以飛機、大炮一陣濫炸，接著是三個團的集團衝鋒。
戰鬥在激烈的進行。突然，一股敵人突破了紅軍左翼陣地，那裏是與三十軍八十八師的接合部，如不能製止敵人的連續突破，將會造成極其被動的局麵。
與政委商定，決定使用預備隊第二十八團，奪回丟失的陣地。
二十八團是個能打硬仗的老部隊，團長王近山是個能打善戰的驍將，交給他們的任務沒有不能完成的。
在王近山的帶領下，二十八團迅速向敵人發起了猛烈的反擊。震耳欲聾的喊殺聲在山穀回**，複仇的手榴彈在敵群中炸響，寒光閃耀的鋼刀砍向敵人，火紅的戰旗又飄揚在三十四團的陣地上。
激烈的戰鬥持續到下午，紅軍打退了敵人的許多次衝鋒，防禦陣地堅如磐石。
戰鬥間隙，許世友到前沿看望部隊。隻見不少的前沿工事打得連影子也沒有了。敵人的屍體和打斷的樹枝、炸鬆的泥土，在山坡上厚厚地鋪了一層。紅軍的傷亡也很大，不少連隊隻剩下三四十人了，還有一些帶彩的同誌堅守在陣地上，誰也不願意下火線。所到之處，大家回答都是一句話：“人在陣地在！”
許帶著滿意而踏實的心情返回軍指揮所，正好收到上級的敵情通報；進攻塔子山之敵已分兩路潰退，有一個團向魯家梁子東南側逃去。
據此通報判斷，敵向這個方向潰退，必將動搖正麵之敵的軍心。大家決定抓住這一有利戰機，以十師一個團迂回敵側後，斷其退路，主力從兩翼實施反擊。
伴隨著紅軍鏖戰一天的太陽，帶著滿意的笑容下山了。戰士們身披晚霞，橫槍舉刀，以排山倒海之勢襲擊敵人。激戰至天黑，敵大部被殲，旅長也受了重傷，殘部退向中壩。
敵軍長鄧錫侯在嘴頭岩見各路潰不成軍，慌忙跑回中壩部署守城。可是，他身邊僅剩下不足三個團的兵力，已無力再戰，不得不率殘部退回綿陽、羅江。紅軍乘勝追擊，再克中壩、彰明。至此，渡江戰役勝利結束。
紅軍強渡嘉陵江戰役的勝利，打亂了敵人的“川陝會剿”計劃，形勢十分有利於紅軍繼續向甘肅南部地區發展。