11月10日，王震率南下支队第一梯队5000人马日夜兼程南下。大军迅速东渡黄河，穿过日军严密封锁的同蒲路，翻过吕梁山，又南渡黄河，进入河南。其中12月7日晚，南下支队跨汾河，过同蒲路，一夜连闯敌人的五道封锁线，行军90公里，打破了步兵史上的行军纪录。1945年1月下旬，南下支队和李先念领导的新五师在湖北大悟山胜利会师，只休整了半个月又踏上南下的征程。国民党顽军得知我军要南下后，和日伪暗中勾结，加强了长江防务，阻止渡江。王震指挥部队出其不意地从敌人防守最严密的田家镇一带顺利渡过长江天险。2月下旬，部队进入鄂南，并在大田畈歼灭来犯日伪军400多人，推动了鄂湘边的革命斗争。3月，南下支队开进平江、浏阳地区，革命烈火迅速传遍湘赣边。平浏地区是王震和许多南下将士的老家，王震因大敌当前，经过家门而不入，最后在战友的劝说下，只是派了一个同乡代他探望了母亲。4月，敌人扑了过来。王震指挥部队与薛岳的六万大军周旋两个多月，然后返回鄂南，进行休整。这时，毛泽东指示王震率主力继续前进，到达到湘粤边与华南部队配合，开辟新根据地。
7月初，王震率主力再次冒暑南征。8月中旬，部队到达湘南八面山地区时，果然出现了毛泽东预料的严峻情况：由于日本迅速投降，蒋介石决心绞杀这支孤军。八面山很快陷入敌人重重包围之中，山下的五条通道全被封死，粮也断了，天又下起了大雨，将士们又冷又饿。在危急关头，王震亲自在前面探路，决心率将士们杀出一条血路。半路上遇到一个曾经当过赤卫队员的猎户，在猎户的带领下，部队终于冲出了敌人的包围圈。
冲出八面山后，王震终于因积劳成疾病倒了，胃又开始出血。战士们抬着他继续南进。8月下旬，部队终于进入五岭地区，但是敌军已经在南雄一带布置了口袋。东江纵队虽然也北上接应，却无法为部队提供充分的后勤保障。8月29日，中央指示王震可以“自己选择路线，北上与五师靠拢”。南下支队又从大庾岭北返。国民党军却不想放虎归山，继续进行尾追堵截。一个月后，这支英雄部队终于到达江北，脱离了险情。中央军委专门来电表示祝贺。10月初，南下支队和新四军胜利会师。
这次远征，王震指挥部队孤军深入，历时329天，行程1.3万多公里，不仅摆脱了国民党军队的尾追堵截，还相继歼灭了大量日伪军，开辟了一系列游击根据地，如出入无人之境，再次显示了将军能征善战的英雄本色。