叶挺重新集合经过休整补给的5000人部队，战斗力有很大恢复和提高。饶漱石提议由叶挺出面与顾祝同谈判，叶挺勃然变色，表示决不可能。叶挺致电中央，请求中央“以全面分裂胁蒋，命顾撤围。我等打到最后一人一枪。”

中共中央政治局决定并电告叶挺：“一切军事、政治行动均由叶军长和饶漱石二人负总责，一切行动决心由叶军长下。”饶漱石立即向部队宣读中央电报原文。叶挺决定坚守石井坑，并重新部署部队防御系统。敌军发起新的总攻，战斗惨烈。叶挺意识到最后时刻已临近，开始焚烧文件，向中央发出最后一份电报，并致电夫人李秀文“绝命书”。在向刘少奇和陈毅发出告别电后，烧毁密码，砸烂电台。

蒋介石一面欺骗中共中央“已两次电令顾祝同撤围”，一面给顾下了“限即日解决皖南匪军”死命令，向新四军发起第三次总攻。随军的著名音乐家任光不幸牺牲，叶挺悲痛万分。当天黄昏，敌炮弹已逼近叶挺指挥所周围，叶挺决定组织部队分散突围。军部首长分两个战斗组突围，叶挺和饶漱石、项英和周子昆分别率队突围。分手时，叶挺和项英互道珍重，依依惜别。霎时间，两组队伍即被冲散，叶挺率部翻山到达西坑。

夜幕降临，叶挺静坐西坑山坡上沉思，数百名伤痕累累的指战员陆续聚集在他身边，叶挺命令大家隐蔽休息，准备在午夜突围。午夜零时，新四军十余名司号员吹响冲锋号，血肉大突围开始了。战士们如猛虎下山，敌军猝不及防，部分部队突围成功。叶挺放弃了部队掩护突围的机会，坚持与军部共存亡，率领军部在黑暗中摸索前进，极尽艰辛，数百名官兵又聚在他周围。

三纵队参谋长黄序周率军特务团突围时与叶挺等人相遇，立即要求掩护军长突围，被叶挺拒绝，命黄率其部队迅速撤离。不久，敌一零八师派人上山要求新四军下山谈判，军部决定派敌工部长林植夫前往试探。林植夫下山后一去不返，敌人发起新的进攻。叶挺如铁塔般端坐山头，任凭枪林弹雨。饶漱石以党的名义命叶挺下山谈判，叶挺悲愤绝望，忍辱负重下山。

叶挺率叶钦和等随行人员下山后，即被敌人扣押。敌一零八师副师长出面接待，转达上官云湘命令，让叶挺下令新四军投降，叶挺断然拒绝。敌一零八师将叶挺转交五十二师，师长刘秉哲劝叶挺将责任推给共产党，遭到叶挺严词痛斥。

叶挺被转押至宁国军集团军司令部，上官云湘亲自设宴劝降，被叶挺掀翻了酒席，不欢而散。上官云湘用汽车将叶挺押送到江西上饶第三战区司令部附近李村单独关押。

蒋介石抢先以国民政府军委会名义发布命令，污蔑新四军“叛变”，宣布取消该军番号，将叶挺“革职”、“交军法审判”。周恩来在重庆《新华日报》开“天窗”上愤然发表吊唁题词和诗句，揭露蒋介石反共阴谋，“皖南事变”轰动世界。毛泽东起草《中共中央军委命令》，任命陈毅为新四军代军长，刘少奇为政治委员。宋庆龄等知名人士也愤怒指责国民党罪行。顷刻间，全国掀起抗议浪潮。蒋介石急忙命令顾祝同劝降叶挺。

即被扣押的第八天，叶挺开始写作自述性文字《囚语》，回顾坎坷人生经历和思想性格历史，表达对皖南事变的悲愤心情，以及宁死不屈的决心。同日，叶挺夫人李秀文发来电报，嘱他“应该为七个儿女珍重自惜”。叶挺回电称：“军人天职、人格重于生命”。但电报被战区当局无理扣发。