部隊整編后，蘇浙軍區立即確定了南進的部署。2月蘇浙軍區第一縱隊開辟了莫干山地區。正當新四軍連續殲滅日偽軍收復國土，勝利發展時，國民黨第三戰區卻指令其蘇浙皖邊挺進軍、忠義救國軍、保安團等共5個團，向新四軍蘇浙軍區第三縱隊第七支隊進攻。蘇浙軍區第一、第三縱隊奮起自衛還擊，從2月12日起，經5日激戰殲頑軍1700余人，乘勝解放了孝豐城，取得了第一次天目山反頑自衛戰役的勝利。
3月，國民黨軍又向新四軍發起進攻，企圖奪取孝豐城，殲滅蘇浙軍區主力，驅逐新四軍出天目山以北地區。蘇浙軍區連續戰斗，再次粉碎了頑軍的進攻，乘勝占領了東、西天目山和臨安地區，取得了第二次天目山反頑自衛戰役的勝利。
5月20日，蘇浙軍區第四縱隊南渡富春江．與浙東縱隊一部會合，打通了浙西與浙東兩塊根據地的聯系，22日，國民黨第三戰區調集第二十五集團軍之第七十九師、突擊總隊，進占新登城周圍，切斷了富春江兩岸新四軍的聯系。準備渡江的第四縱隊第十支隊被阻于富春江北。蘇浙軍區命第一縱隊第一支隊、第三縱隊第七支隊會同第十支隊，于5月29日發起新登戰役，占領了新登縣城。此時蘇浙軍區獲悉，國民黨第三戰區乘機調集第二十五集團軍14個主力師，共6.6萬余人，企圖聚殲新四軍于天目山地區。6月4日，蘇浙軍區主動放棄新登，撤出臨安、天目山地區。部隊集結在孝豐城北地區，休整待機，作好自衛反擊戰前準備。6月19日至23日，發起天目山第三次反頑自衛戰，取得勝利。三次天目山反頑自衛戰，在軍事上提早實現了由分散游擊戰到向大兵團運動戰的戰略轉變，也為打大兵團運動戰創造和積累了寶貴的經驗。戰役的勝利，粉碎了頑軍的進攻，為堅持孝豐、天目山、杭嘉湖敵后新區，進一步鞏固蘇浙皖邊反頑基地創造了有利的條件。