1941年1月，新四軍豫鄂挺進縱隊整編為新四軍第五師，李先念任師長兼政治委員，任質斌任政治部主任，后又任命劉少卿任參謀長，下轄第13、14、15旅，第一、第二、第三游擊縱隊（后第三游擊縱隊與第14旅第40團合編為特務旅）。

10月，根據中共中央的指示精神和鄂豫邊區的實際情況，李先念派張執一率部南渡襄河，為深入武漢近郊敵后加緊開辟(漢)川漢(陽)沔(陽)抗日游擊根據地做準備。先遣部隊依靠當地中共黨組織和人民群眾，對該地區的敵情進行了周密調查，發現日軍在川漢沔地區的兵力薄弱，而偽軍內部矛盾嚴重。在李先念的指揮下，新四軍第五師抓住戰機，選擇偽軍汪步青部作為主要打擊目標，發起了侏儒山戰役。

1941年12月7日，新四軍第五師第15旅分兩路向侏儒山、南河渡奔襲，一槍未發，拿下汪步青部官兵100余人。繳獲迫擊炮2門、輕重機槍和長短槍70余支（挺）。次日上午，當日軍來援時，新四軍已安全撤出戰場。偽軍重新占據侏儒山陣地后，12月23日，15旅殺了個回馬槍，由地方武裝配合，分左右兩翼再次進攻，一舉攻克侏儒山將軍嶺，乘勝向壩上發展，全殲偽軍機炮營；天漢支隊在南河渡殲滅偽軍1個排。日軍一部趕來增援，被第43團擊退。在此次戰斗中，第15旅副旅長兼第43團團長朱立文為掩護群眾，自己帶通訊班幾個戰士乘小船吸引敵人，在戰斗中壯烈犧牲，犧牲時年僅32歲。

偽師長汪步青連遭打擊，一面向日軍求救，一面使出緩兵之計，給新四軍寫信說準備投誠。新四軍將計就計，把汪步青的“投誠信”設法送給日軍，讓日軍因為調查而推遲了增援。經兩次打擊后，偽軍汪步青師主力退踞漢陽、沔陽間何家幫、周家幫一線，師部移駐沔陽東南彭家場。1942年1月7日，新四軍第五師向偽軍汪步青師發起第三次攻擊。43、44團分別攻擊周家幫、何家幫地區偽軍，迫使其向沔陽城以東西流河等地潰退。

1月10日，“調查清楚”的日軍終于派援軍會同偽軍長劉國鈞的1000余人，向第43團陣地反撲。經激戰，新四軍斃傷日軍20余人，俘虜偽軍400余人。

1月中旬，汪步青殘部企圖奪回侏儒山。第15旅再次給予打擊，將其擊潰，并擊退黃陵磯日軍的增援。戰后，新四軍搜獲偽軍藏在水下的步槍2000余支、機槍50余挺、機床10余臺、馬達2部。1月23日，漢陽日軍100余人向侏儒山進犯，被44團3營和天漢支隊1個連擊退。同時，新四軍利用偽軍之間的矛盾，散布汪步青要奪取劉國鈞地盤的假情報。劉國鈞果然中計，立即讓汪步青殘部撤出沔陽地區，開至漢陽響水港。1月28日，李先念乘勝組織13旅配合15旅分兩路向汪步青殘部發起總攻，全殲了敵人，只有汪步青率10余人僥幸逃脫。2月2日，一股日偽軍進犯沔陽境內的胡家臺，13旅旅長周志堅當即率部將該敵包圍，派游擊隊隊長劉正洪帶領隊員化裝成老百姓摸進日軍駐地指揮部，里應外合，全殲敵人。

2月4日，侏儒山戰役結束。此役歷時兩月，進行大小戰斗14次，全殲偽軍一個師5000余眾，擊潰偽軍一個師，生俘偽軍950余人，成功擊退日軍數次增援，消滅日軍200余人。侏儒山戰役的勝利，有力地配合了第三次“長沙會戰”，牽制了武漢周邊日軍對長沙會戰的支援，并開辟了川漢沔地區大片根據地。