张宗逊率部经一昼夜攀山越岭，终于绕到了娄山关侧后，抢占了制高点。守敌发现可能被围后，慌忙弃关向遵义溃逃。张宗逊率部紧追不舍，直追至遵义城下，为一、三军团主力回师遵义，打开了通道。
2月27日，红一、三军团并肩攻打遵义城。战役进行过程中，侦知蒋介石命令他的嫡系薛岳所属的两个师，从贵阳方向前来遵义增援解围。
彭德怀命令张宗逊率部立即攻占遵义城东南的老鸦山，隔断守敌与援敌的联系。张宗逊指挥突击营，经反复争夺，攻占了老鸦山制高点，并以积极的行动，保障兄弟部队向援敌侧后迂回，包围了援敌。
激战一天，于2月28日夜，将援敌大部歼灭于老鸦山以南附近地区，同时，第二次攻占了遵义城。
在同敌人争夺老鸦山的战斗中，张宗逊被敌机关枪击中，身负重伤，由于失血过多而昏迷。彭德怀得知后，亲自调遣医护人员全力抢救。张宗逊苏醒后，彭德怀亲切地对他说：“感谢阎王爷，又把你退回来了。
撤离中央苏区以来，军团的重担子，多半都转压在你的肩上，你挑得不错；不过，也要吸取教训，指挥作战不要过于靠前，何必进到敌人机枪射程内？”张宗逊苦涩地笑着说：“本想尽力替你分担点，可现在反而成了累赘。”
彭德怀安慰张宗逊说：“你千万不要这么想，我一定想办法把你的伤治好，再一起战斗。”在彭德怀的关照下，部队抽调了五六个体魄强壮的战士，用担架抬着张宗逊行动，并派军团最好的医护人员跟随护理。
由于张宗逊的伤势太重，体温高热持续不退。加之天天行军打仗，难以实施有效的治疗。在一次敌机的空袭中，有两个抬担架的战士，因掩护张宗逊而不幸牺牲。
张宗逊心里很难受，自愧不仅不能亲自指挥战斗，反而造成战友无谓的伤亡。于是，他向彭德怀提出自己离开部队到医院治伤。彭德怀报告***后，于4月上旬，安排张宗逊离开红三军团，到中央休养连治疗。
彭德怀和张宗逊，在红三军团这个功勋卓着的部队里，共同经历了万里长征途中战斗最频繁、最激烈的一百五十多个日日夜夜。两人在作战问题上虽也有过不同意见，但能坦然沟通，从未红过脸。战斗激烈的时候，彭德怀曾多次对人发脾气，说粗话，但对张宗逊却一直很客气。张宗逊对彭德怀则坚决服从、勇挑重担、处处维护、尽力分忧。
