幾乎是在同一時刻，李先念指揮中原軍區部隊於當日晚主動作戰略轉移，中原突圍正式開始。李先念和鄭位三率領北路軍，共15萬人，以秘密、神速的行動，連夜撤離宣化店地區，朝西北方向平漢鐵路突進。
“生存第一”，29日夜，李先念率領部隊開始了艱難的突圍。29日下午，西路突圍的主力部隊與中原局領導機關一起到達平漢線東側20華裏的長衝。每個人都明白，突破平漢線是突圍能否成功的關鍵一步，突不過平漢線就意味著全軍覆沒。作為最高指揮員，李先念知道自己肩上的分量。他親自觀察地形並選擇了突圍點。製定了周密的作戰計劃。29日夜，李先念指揮北路軍，出敵不意；攻其不備，打響了柳林、李家寨戰鬥，突破了敵人重點把守的“鋼鐵防線”，勝利越過了平漢鐵路。
突破了平漢線，部隊大踏步前進，一口氣奔出十幾裏。在休息過程中，我軍偵察電台截獲一份情報：蔣介石的南京總部正在命令鄭州綏靖公署主任劉峙，全力追擊、堵截，限期“圍殲”北路軍於天河口、高城地區。為迅速擺脫敵人，部隊由河南信陽南部的大廟畈繼續前進。
關於這次突圍行動，敵人作了完全錯誤的估計，誤認為我軍這次行動“其蓄意在鄂北豫南一帶，形成一廣大新割據區”。為防這一計劃實現，蔣介石急令劉峙調集重點，火速調往天河口。企圖於7月4日前，在天河口對我北路突圍軍實施南北夾擊。
李先念深諳兵貴神速，於是北路軍稍事休息後，即輕裝前進，於7月4日前即越過天河口，待敵軍趕到，早已見不到我軍蹤影。
接著，蔣介石又命劉峙調集部隊，日夜兼程前進，企圖在7月7日前，把我軍聚殲在蒼苔地區。誰知，李先念率北路軍又以一天一夜180裏的急行軍，搶先過了蒼苔地區，渡過唐河、白河，進入伏牛山南麓。
7月7日，李先念向新華社記者發表了《反對蔣軍違約進攻》的談話，以無可爭辯的事實，揭露了國民黨軍隊對中原軍區部隊窮凶極惡的“圍殲”陰謀，使“究竟誰守條約和平，誰在違約進攻”的事實直接告白於天下。
7月11日，李先念率部到達內鄉縣師崗地區。鑒於敵人追堵日急，為了縮短行軍距離，加快行軍速度，李先念決定兵分兩路：他親自率領五師一部主力掩護中原局和中原軍區的領導機關為左翼，王震率三五九旅與幹部旅為右翼，同向淅川方向前進。
荊紫關、南化塘地區，崇山峻嶺，地勢險要，是入陝的咽喉。蔣介石數次電令劉峙、胡宗南，“務於荊紫關以南將李部包圍殲滅”。
7月13日，我部隊進到淅川一帶時，敵人正從三麵包圍攏來。李先念當即決定：以十三旅的兩個團斷後，三五九旅迅速包圍淅川城，三十八團迅速包圍馬蹬鋪，機關部隊迅速搶渡丹江，擺脫敵人。李先念立即組織了搶渡丹江的戰鬥，在當地群眾幫助下，指戰員們手拉手徒涉滾滾激流，突破了敵人的天然防線，繼續西進。
17日，李先念率部進抵南化塘，而國民黨號稱“天下第一軍”的胡宗南第一軍第一師，卻盤踞在鮑魚嶺、南化塘，頑固地堵住我軍去路，企圖與尾追我軍的兩個師及從其它方麵增援來的五六個師配合起來，殲滅我軍於南化塘一帶的山穀之間。
我軍闖入了虎口，兩翼都有敵人的重點，後有緊緊尾追的敵人。麵對如此險情，李先念親臨前沿陣地，觀察敵情，與鄭位三、陳少敏等人研究決定：從正麵突破，殺開一條血路!於是，李先念下達了攻擊命令：三十七團從正麵主攻，三十九團從南麵掩護，三十八團從三十七團的左翼進攻，以四十五團斷後。經過異常激烈和艱苦的戰鬥，終於從敵人的製高點玉皇頂西南打開了一條突圍的通道。將近黃昏，機關、部隊冒雨沿著這條殺開的血路繼續前進!
7月28日，李先念帶領北路軍突圍部隊、中原局和中原軍區領導機關，終於到達了陝西南部之商南，與鞏德芳率領的原在陝南活動的遊擊隊會合了。與此同時，王震率部也渡過丹江，繞道突進陝南，後進入陝甘寧解放區。
李先念在親自率領北路突圍的同時，還站在駕馭全局的高度，時刻關懷和指揮著其他各路突圍部隊，給他們通報敵情，明確方向，堅定信心，鼓勵他們克服困難，殺出重圍，奪取中原突圍戰役的全麵勝利。
從6月27日離開宣化店起到到達陝南止，李先念率領中原局、中原軍區首腦機關所在的北路軍，曆時一個多月行程3000裏，與敵人10萬的兵力相周旋，徹底粉碎了國民黨軍的“圍殲”和10次有計劃的圍堵截擊，勝利地實現了中原突圍。
中原突圍是一次勝利的戰役，在中國革命戰爭史特別是解放戰爭史上占有重要地位。中原突圍戰役，是全國解放戰爭的勝利起點，埋葬蔣家王朝的光輝開端。
中原突圍戰役，充分顯示了李先念和中原軍區部隊高度的全局觀念和大無畏的英雄氣概，顯示了李先念統帥大兵團同強大敵人作戰的戰略戰術和指揮藝術，中央軍委和毛主席對中原突圍的戰略意義和作用給予了很高的評價。這是李先念在我軍曆史上留下的光輝一頁!