第三次军部保卫战发生在皖南事变期间，史称“石井坑守备战”。
广义上，皖南事变中的战斗大多属于保卫新四军军部的战斗，但是，唯有石井坑周围的战斗是由叶挺军长直接指挥、围绕军部展开的固守待援战斗。
在皖南事变中，石井坑守备战是新四军皖南部队最后一场有组织指挥的战斗。
面对国民党军形成的越来越小的包围圈和极度疲惫的我军部队，叶挺决心在石井坑固守，就此展开了石井坑守备战。
他以军长名义发出告全体指战员书，说明革命战士之职责，并鼓励大家勇气，最后要指战员们尽量休息，恢复疲劳，整顿所部，准备作最后之牺牲。
叶挺军长决定立即在周边控制制高点，建立起防御。
具体部署是：二纵老三团占领石井坑西南的东流山北高地、石井坑西北的香炉墩高地，向西、向北坚守。
二纵新三团占领石井坑东北白山（石山）高地和石井坑北部狮形山高地，向东、向北坚守。
三纵老五团占领石井坑东南东流山制高点，向南、向东坚守。
军部特务团和教导团为机动。
东流山制高点是最重要的阵地。东流山先是由教导团（原称教导总队）守卫，全团以干部学员为主，qiāng • zhī 配备不齐，而且步枪上也没有配刺刀，他们靠手榴弹和夺取敌人武器御敌。
10日6时许，军部教导团工兵队到达东流山下时，国民党第四十师第一一九、第一一八团一部已占领东流山山顶。
上午，工兵队经过奋勇冲杀，在教导团其他队支援下，直至黄昏才夺回了东流山制高点，工兵队队长、指导员、副队长全部牺牲，全队只剩下10来个人。
叶挺见到老五团，大声说道：“你们五团是支过硬的老红军部队，在场的许多同志从30年代就已经屡建战功，今天军部把坚守东流山的任务交给你们，大家一定要坚守住东流山阵地，东流山不能丢！”
说着，他用手杖指着山凹里的指挥所说：“我叶挺就在这里指挥，跟同志们同生死、共存亡！”
听到军长的誓言，老五团这支以福建崇安红军为骨干组建的部队士气大振，转身向山上奔去，团首长立即指挥全团上东流山占领有利地形，抢修工事。
为稳定部队，叶挺指示清查人员、设立警戒，并首先解决部队吃饭、休息问题。
为筹集粮秣，临时设立了粮食委员会，由军需处副处长张元培负责，粮食委员会人员会同军部政治部人员调查当地粮食情况，向村民解释购粮的需要。
石井坑当地民众，虽然粮食已被国民党军搜去大半，但都愿尽其所有售给新四军，有几户村民还坚决不肯收钱。
村中各户所养的大、小猪，都自动交给粮食委员会。叶挺将自己的战马也交出来宰杀。
10日，叶挺、饶漱石致电胡服（刘少奇）转延安党中央：“支持四日夜之自卫战斗，今已濒绝境，干部全部均已准备牺牲。请即斟酌实情，可否由中央或重庆向蒋交涉立即制止向皖进攻，并按照原议保障新四军安全移江北及释放一切被捕军部工作人员。”
叶挺草就一份电报稿，发给延安máo • zé • dōng 请其转发给重庆蒋介石委员长（当时军部与重庆方面不能直接通电），仍希望国民党方面能够解围。
其中一段大意为：今四面被围，弹尽援绝。如委座以为新四军仍系抗战部队，而职仍系抗战军人，则恳立即命令各友军解围。如获成全，职当立即来渝请罪，虽死不辞。
10日下午，前日离队的项英、周子昆、袁国平等人和李一氓等一行人，都未能突出重围，先后随老五团也来到石井坑，情绪沮丧。
项英关于离队经过致中共中央电：“今日已归队。前天突围被阻，部队被围于大矗山中，有被消灭极大可能，临时动摇，企图带小队穿插绕小道而出。因时间快要天亮，曾派人〔请〕希夷来商计，他在前线未来，故临时只找着国平、□□及□□同志（□□未同我走）。至9日即感觉不对，未等希夷及其他同志开会并影响甚坏。今日闻五团在附近．及赶队到时与军部会合。此次行动甚坏，以候中央处罚。我坚决与部队共存亡（请胡服转中央）。”
叶挺召开高级指挥员会议，说明当前处境及坚定作战之决心。与会全体表示同意。随即将汇聚到石井坑的部队编制为4个队，并以一部为总预备队。
会后，各队按部署分驻防地。
随军部行动的5部电台奉命砸毁了4部，销毁了全部联络文件，只留下1部电台，凭记忆的密码与党中央、华中新四军八路军总指挥部保持着联络。
10日，国民党军一线部队第四十、第一四四、第七十九、第五十二、第一〇八师，已对石井坑形成合围，局部进攻不断。
11日，叶挺军长指挥在石井坑初步形成环形防御：教导团坚守东流山（后由三纵老五团接替，团部和一营守东流山主峰，二营长陈仁洪带二营、三营守东流山的另一主要高地长龙山，亦说三营守东流山主峰东北边的东头山，后老三团一营前去接防）。
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