叶剑英返回武汉,面临着日军全面进攻武汉。


10月21日,日军占领广州,国民党当局下令武汉军民紧急疏散。


叶剑英根据中央指示,组织办事处分批撤离,安排撤退后的善后工作。11月5日凌晨,在汉口沦陷前数小时,他和周恩来送走了最后一批撤离同志,然后从容离去,27日,辗转到湖南长沙。


历史古城长沙,湖南首府,这时已取代武汉三镇,成为全国的政治中心。但由于日寇进逼,一片混乱。蒋介石和国民党政府的要员们无心抗战,在长沙召开高级军事会议,作点官样文章,几天之后就匆匆转移到南岳衡山去了。市民得知这一消息,更加人心惶惶。


在长沙危急的日子里,叶剑英和周恩来在长沙,参加国民政府军事委员会有关部门召开的军事会议,接洽各界友好人士商谈抗战救国事宜。叶剑英还致信香港《救国时报》,控诉日军侵略暴行,动员港澳同胞、海外同胞和广大军民一起坚持抗战。同时与中共湖南省代表一起会晤湖南省主席张治中,商谈协助国民党军进行敌后游击战问题,叶剑英受张的邀请,同意担任省高级顾问,指导游击战。


叶剑英在长沙期间,继续协助周恩来筹备组织八路军桂林办事处,改善项英与叶挺的关系,加强与新四军的工作联系。


但是,出乎意料,一场大火从天而降。就在周恩来、叶剑英等日夜为抗战奔忙的时候,蒋介石密谋“焦土抗战”、“火烧长沙”。11月12日上午9时,蒋介石密令张治中:“长沙如失陷,务将全城焚毁。望事前妥密准备,勿误!”张治中当即召集会议,负责筹备。周恩来、叶剑英对此事全然不知。12日上午,他们出席第三厅在离开长沙前举行的孙中山诞辰纪念会,然后帮助第三厅及八路军办事处人员继续向湘潭县分批撤退。直至深夜,送走李克农、童小鹏等离开长沙后,准备睡上一觉,第二天早晨再撤离长沙。临睡前,叶剑英还打电话给张治中,询问敌情。张回答,国军仍坚守在汩罗防线,敌人没有过河。叶剑英又照例检查了人员、车子等情况才上床睡下。谁知就在这时,长沙火起,八路军办事处也被火烧着。在危难中叶剑英首先想到的是周恩来的安全,急忙带着办事处人员从火海中脱险。叶剑英后来回忆当时的情景,说:“那天夜里,我们睡在办事处的楼上。为了防止有人偷汽车,就把汽车放在大门口,派个警卫员睡在汽车里头。没过多久,来了几个放火的人。他们砰、砰、砰地敲汽车,说:‘他妈的,你们还不走,烧死罗!’警卫员邱南章起来一看,城内已是满天红光,马上咚、咚、咚跑到楼上来报告:‘参谋长,参谋长,大火烧来了!’我一看,火都烧到我们房子了,就喊快救火。说着我走下了楼,到外面一看,满天红光,赶快跑回楼上找恩来同志。我们一起下楼来,出了大门,从一个巷子往外走。火已经快烧到巷子里来了,四面都是火。”


这场大火烧了几天几夜,烧毁长沙市区房屋5万多栋,居民死伤2万余人,而敌人此时还在200公里以外!


当时周恩来、叶剑英等在大火中跑向城外,撤离到湘潭。对于当时的情形,邱南章回忆说:“我起来一看是满城大火,我就赶快叫周、叶起来,然后到楼下去叫司机,这时司机已经起来了,他顾不上叫我们,我说我上去叫他们两个,等我们下来一块走。我们还没下来,司机已经把车开跑了。不过那时不跑也出不来。后来我们三个人是手拉着手出来的。我们一出来就往江边上走,从江边走到马路边,这时天已经亮了。在马路边上有国民党的辎重团(现在的汽车团)的汽车,他们跑长途到长沙拉东西,停在马路边上。我们就问他们是干什么的?他们说是拉东西,我说现在城里已经都烧光了,还拉什么东西呀,我们就叫他们和我们一块走,到湘潭去。他们看我们都是军官,也想走,又不想走,后来又给他们说了说,就叫他们一辆车跟我们一块走。这样我们就坐着国民党辎重团的一辆汽车走了。


国民党当局一手制造的这场骇人听闻的“长沙大火事件”,使好端端的长沙古城横遭浩劫,城毁人伤,惨不忍睹,遭到国内外舆论的一致谴责。周恩来、叶剑英迅速组织八路军办事处和抗敌演剧队人员返回长沙,进行善后救灾。他们严厉批评所谓“焦土抗战”政策,向国民党最高当局提出拨款救灾、清理街道、安置灾民的办法,强烈要求惩办放火首犯。同时为当“替罪羊”的张治中作解释工作,使张治中甚为感动。


对于蒋介石的祸国殃民点起的这场“长沙大火”,国民党当局尽力隐瞒真相。后来张治中在回忆录《长沙大火一日记》中予以揭穿。


迫于当时的压力,国民党当局将长沙警备司令丰悌等人判处死刑,给了张治中革职留任的处分。


尽管如此,周恩来、叶剑英还是为张治中开脱罪责,对此张甚为感激,张治中在另一本书《我与共产党》中谈及此事,他写道:“长沙发生大火,各方面尤其党内平日不满意在湖南倡导社会改革运动的顽固分子对我的攻击更甚,我总不置一词,而中共朋友反为我解释,给我慰藉……在各方面纷纷落井下石使我感到四面楚歌的情形下,他们对我亲切的同情,也是我毕生难忘的一件事。”