17日，新四军军长和政委签发《讨伐李逆长江命令》，任命粟裕为讨逆总指挥，叶飞为副总指挥，刘炎为政治委员。叶飞的第一旅为左路军，王必成的第二旅为中路军，陶勇的第三旅为右路军。第二天，新四军战史上著名的讨李战役拉开帷幕。
新四军第一师主力，沿海安到泰州的公路向西进攻。在取得姜堰和苏陈庄等战斗的胜利后，19日拂晓，三路大军向泰州推进，傍晚直逼泰州城下。顷刻间，枪声大作，火光冲天，泰州的夜空如同白昼。李长江惊魂四散，急令部队凭借工事拼死抵抗，等待日军增援。
第二天凌晨3点左右，王必成的中路军突破东门进入泰州城，陶勇的右路军从西门突入城内，锋芒直逼李长江的司令部。李长江见大势已去，急忙换上便衣，潜出城外，落荒而逃。拂晓，战斗结束。这一仗总共俘虏叛军官兵五千多人，迫使叛军两个支队战场起义。
上午，陈毅和粟裕得到情报：日军为援救李长江叛军，分别从扬州、高邮和如皋等地出动，乘虚侵占海安和东台，并向泰州急进，准备“扫荡”新四军第一师。为了争取主动，陈毅和粟裕命令全师撤离泰州，转入敌后反“扫荡”。3月中旬，陈毅返回军部。