红军到四川的目的非常明确，那就是要“赤化全川”，最终要消灭全部军阀，在此之前和大大小小的军阀达成的协议只能是权宜之计。现在红军根据地逐步扩大，但杨森的部队却如同一把刀子紧紧地顶在根据地的肚皮上，这些军阀想与红军谈什么协议完全是为自己的利益驱动，没有任何信誉可言，一旦利益关系有所变化，谁也不能担保他们不突然翻脸向红军进攻。无论什么情况，红军绝不能容许一把尖刀时时刻刻顶在自己肚皮上。正是基于这一点，徐向前和陈昌浩决心要折断这把刀子。但有些人认为，杨森此时正要和红军谈判，我们应该讲信誉，不应该主动对他进行打击。陈昌浩态度非常坚决：一定要进行这场战役。为此，红军总部内爆发了非常激烈的争论。对该不该打这场战役，徐向前在《忆创建川陕革命根据地》中有一段长长的议论，甚为中肯：
我们再克通南巴后，杨森曾派人来和我们谈判，那么，红军该不该打他，该不该主动发起进攻？
……
我们要扩展根据地，要打刘存厚、刘湘，要向绥定及其以南发展，我们的战略目标是“赤化全川”，而不是仅仅困守在大巴山下那么块小地盘上。杨森的部队占据着通江南边的玉山场、鼎山场、江口，就像一把刀子插在我们的腹部，你说难受不难受？该怎么办？我是同意打的。利用敌人的内部矛盾，争取同盟者，搞统一战线，是必要的。但是，要看对象，不能被敌人的假象所迷惑。杨森并不是资产阶级左派，也不是真正愿意同共产党合作。他是个朝三暮四、反复无常的军阀、政客。在四川，尽人皆知，红军进入川北地区以来，他在内部采取杀一儆百、严密控制、积极防共的政策，杀了不少进步青年和群众；而在外部，则和红军拉关系，想稳住我们，以便保存和巩固自己的地盘。他是搞投机的，今天是这样，明天是那样，阴一套，阳一套。田颂尧进攻我们时，杨森以为有利可图，曾派出部队参战，后来看到形势不妙，转身撒腿就跑。因此，和这样的人谈判，就要坚持原则立场，绝不能上他的当。
我们这个时候，要扩大根据地，发展和巩固自己，打不打，非打不行。不打，根据地扩大不下去，困难没法解决。你从东西两面伸下去了，可中间还有杨森这个拳头在胸口抵着。行不行？不行。假定杨森允许共产党派工作人员去作秘密工作，改造他的部队，同我们通力合作，收拾其他军阀，有那样的形势，我们打他就不对了。你打自己的朋友嘛！但情况不是这样，他不是我们的朋友、同盟者，而是敌人。我们和杨森谈来谈去，谈些什么，原则是什么，条件是什么，哪些东西是必须坚持的，哪些东西是可以妥协的，都不明确。所谓协议，无非是口头的，并没有实际的约束力。不讲原则的妥协，不是革命的妥协，不能建立真正的统一战线关系，结果只能麻痹和束缚我们自己。
营渠战役势如破竹，部队利用夜袭突破，一鼓作气，几天就前进了上百里。可惜，那时我们有顾虑，打得还不够彻底，再彻底点更好。杨森的队伍不很多，跑得快，被消灭了一部分，解除了我们胸口这个障碍，对粉碎以后刘湘的“六路围攻”是很紧要的一着，不然，敌人一压过来，杨森这把刀子就会很快插到通江、巴中一带腹地，我们就困难极了。
陈昌浩、徐向前排除不同意见，下定决心打杨森。
营渠战役第一阶段的部署是：三十一军监视广元、陕南方面之敌，四军一部监视川东刘存厚部，位于巴中地区的三十军主力从北往南进攻杨部正面，九军主力从仪陇地区向东，四军十一师从巴中东南的江口地区向西，实施两侧攻击。
9月17日，红军总部派出一支精干的小分队，化装成敌人盐警，渗透进敌占区。小分队一进敌占区就截获敌军一只运送军饷的船，船上载有杨森部队的二十万大洋军饷。接着摸到敌人的重机枪阵地，一枪未发，将守阵地的敌军一个机枪连一锅端。当时担任小分队队长的吴瑞林在《战斗在川陕苏区》文中回忆：
我们把这个连驻的山头清理了一遍，共缴获子弹二万发，四川造步枪十五条，手榴弹三百多个。我们审问这个敌连长。他告诉我们，这四挺重机枪是蒋介石新近支援他们的，还有四挺未运来。一共是十二挻。另外，他说在离这个山头十里处，还驻有一个营部……那里布置有四挺重机枪……
我和张儿新政委商量，决定还是照原来的办法，给每个俘虏身上都绑上手榴弹……逼着敌俘虏在前边给我们带路，不到一个小时就到了敌人驻守的那个山头。敌人很麻痹，哨口放了两个哨兵，轻而易举地就被我战士捉了活的。我立即押上一个俘虏带路去解决了重机枪阵地。
9月22日，大雨如注，天地间朦朦胧胧，视线极差，地上泥泞难行。在这种天气发动进攻，有利于守敌而不利于红军。红九军二十五师七十三团冒雨穿过荒僻山径，隐蔽插至玉山场、鼎山场侧后，战士们一个个全身湿透，由于不断滑倒，浑身上下到处都是泥，如同泥人一般。部队在山林间隐蔽了一夜，次日拂晓，随着一声清脆的枪响，数千战士突然开火，敌人阵地瞬间被枪林弹雨笼罩，大雨中的敌人根本没有想到红军会在这种大雨天发动进攻，顿时乱成一锅粥，没有组织起像样的抵抗就一哄而散，红军顺利攻占险要阵地龙背场。许世友率七十四、七十五团乘势攻占马鞍场，将当地民团一千余人大部歼灭。与此同时，红三十军主力正面逼近玉山场，迫使守军南逃，鼎山场之敌陷于孤立，迅即被红四军一部击破，残敌拼命逃窜。红九、三十军两军奋力追击逃敌，官兵们虽两昼夜未休息、饥肠辘辘，仍咬紧牙关、勒紧腰带，奋力追击。大雨之中，政治鼓动工作别具特色，一宣传员高呼“一天一百一”，正在跑步追赶的战士们齐声高呼“赶快追逃敌！”宣传员又喊“一天一百三”，战士们又高喊：“明天打营山！”
24日，红九、红三十军追至营山以北六十余里的马深溪，硬是将南逃之敌截住消灭。同日，红四军十一师打垮驻守鼎山场的敌第二混成旅六团。
一、前方快电：九月二十三日早晨我红九军攻下了天险之龙背山，敌人一个营全被击溃。共缴步枪五十余支，俘虏三十二人，内有连长一人，排长三人。敌死伤五十余人，敌纷纷退鸡山寨，我军正准备向前追击。
二、我红四军第十一师之一部，昨日占领进攻营山、渠县的据点极天险之鼎山，消灭白匪杨森第六团，缴枪三百支，俘虏数百，获军用品甚多，我军正继续追击中。
三、接前方快电：我红九军和红三十军一部，于昨日（九月二十四日）上午向营山方向前进，杨森匪军一旅在马深溪竭力抵抗，我军当将匪全部击溃，缴获长短枪二千余支，残匪纷纷向营山逃窜，俘虏和所获各种军用品无算……
得到红军进攻的报告，杨森慌乱不堪，为确保营山、渠县、蓬安，他急令第一混成旅主力加强佛楼寺、杨家寨一线防守，第二混成旅残部和第五混成旅一部在天池至大庙场一线占领阵地，并调第三混成旅和第五混成旅主力加强蓬安、营山地区防守。
9月29日，红三十军主力攻克佛楼寺、杨家寨，全歼敌两个团。随后，协同红九军攻打营山。红四军十一师逼近渠县城郊。10月2日夜，暴雨倾盆，红九军七十三、七十五团冒雨长途奔袭，迂回到敌军背后，连续突破玉皇宫、通天场之间的七道工事。许世友亲率七十四团直插大庙场、营山城之间的新店子，夺取仪陇河上的浮桥，切断逃敌的退路，共歼敌两千余人。10月3日，红九军占领营山县城。10月6日，进占嘉陵江东岸的周口。杨森部退守嘉陵江西岸渠县、广安、岳池一线。
营渠战役持续了十余天，红军共毙敌一千余人，俘敌团长以下两千余人，缴获长短枪二千五百余支，彻底解决了顶在苏区腹地的鼎山、玉山，川陕苏区向南扩展五十余公里，新增人口九十万。
10月4日，营山战役尚未最后结束，陈昌浩在《干部必读》上撰文《占领营山城的胜利意义》：
一、……十来天大雨中的战争，前后占领了敌天险之鼎山、龙背、玉山、大小大逢、佛楼寺等，最后大庙一战消灭了敌之主力，打开了营山、渠县、广安的最后门户，敌遂大溃，十月三日晚完全占领营山城。
敌杨森之第一、二、三、四、五、六各旅几乎都参加了这次战斗。结果，第一旅大部消灭，敌第一团团长陈某击毙于杨家砦，第三团团长雍寿康同时活捉；第二旅完全消灭……第三旅所剩不多；第四、六旅闻风而逃；第五旅一团溃灭。
我军前后共缴获长短枪二千五百余支（多系汉阳造），机关枪二架，迫击炮二门，俘虏敌官兵共千名，毙敌千以上，敌人淹死河水中者数百……
……
二、这一胜利有什么意义呢？
第一，消灭了杨森，粉碎了敌人新进攻的南线阵地，开始打破了敌人之进攻计划。先发制人，使敌疲于应付……
第二，川陕赤区向南推开了几百里，不仅是占领了营山县城，而且逼近蓬安、顺庆、广安、渠县、绥定，我则居高临下，敌更无险可守……
第三，通、南、巴、阆、苍、南、仪一带，大批工农参加红军……