1945年1月，由王震、王首道領導的八路軍南下支隊，與李先念、鄭位三領導的新四軍第五師會師后向南進發。為了保證南下支隊勝利渡江，新四軍五師部隊決定派第四軍分區司令員兼政治委員張體學率領第十四旅四十團和四十一團配合南下支隊，挺進鄂南，建立敵后根據地。

1945年3月，張體學率領第四十、四十一團，配合八路軍第三五九旅南下支隊，在湖北省南部大幕山地區擊潰當地偽軍、土匪武裝后，繼續留在鄂南，集中兵力消滅該地區的偽軍和軍統特務武裝，加強根據地建設。4月，據偵察員報告：駐毛碧祠、楊林橋一帶的偽軍成渠部共2000多人，占據各個山頭，構筑了碉堡、交通壕和火力發射工事，企圖對抗新四軍。張體學曾多次派人敦促成渠投誠立功，但成渠以為有日軍和國民黨頑固派的“撐腰”，竟派出部隊向新四軍多次挑釁。

為嚴懲成渠，張體學帶領參謀和警衛人員到毛碧祠、楊林橋一帶進行偵察，并制定了作戰方案：集中力量，先攻殲毛碧祠附近幾個山頭的敵人，然后再殲滅楊林橋之敵。其部署為：第四十團全部和第四十一團1個營先把毛碧祠附近幾個山頭的守敵全部包圍起來，以小部隊實施佯攻，摸清敵人火力部署情況；如果敵人火力較強，就不要強攻，改為穩扎穩打戰術，逐步迫近敵人工事，誘使敵人突圍，再以主力在山下設伏，誘敵突圍后，在途中實施殲滅；同時，以第四十一團和另兩個營包圍楊林橋附近的幾個山頭上的敵人據點，待攻克毛碧祠據點后發起總攻，一舉將其殲滅；鄂南指揮部派部分地方武裝配合戰斗行動，并負責監視其他方向的敵人動向。

4月17日凌晨，新四軍五師參戰部隊和地方武裝秘密完成了對毛碧祠、楊林橋據點的包圍。天亮后，毛碧祠的偽軍頭目毫無察覺，帶領著1個連的偽軍從山上下來，準備開始例行巡邏。當他們進入伏擊圈時，指揮員一聲令下，隱蔽在叢林中的新四軍戰士頓時槍炮齊發，密集的子彈從叢林里射出，走在前面的偽軍紛紛倒下，后面的偽軍掉頭向據點逃竄。幾乎與此同時，附近幾個山頭也響起了槍聲，四分區各參戰部隊發起了全面攻擊。據點里的敵人，急忙竄入碉堡和交通壕里，拼命還擊。張體學見敵人火力較猛，立即命令攻擊部隊一面對敵人實施火力壓制，一面向敵人陣地實施迫近作業。戰至中午時分，新四軍戰士沒有發起沖擊，只是繼續對碉堡和交通壕的守敵射擊；同時，新四軍利用土木作業，將交通壕逐步迫近敵人工事。偽軍曾多次組織沖鋒，企圖突圍下山，均被新四軍擊退。夜幕降臨后，驚恐的偽軍見援軍不至，害怕夜間被新四軍殲滅，只得全體出動，兵分幾路向山下突圍。張體學見敵人“上鉤”，立即命令攻擊部隊撤至山下，嚴陣以待。當敵人放棄工事，全部逃到山下時，突然遭到新四軍伏擊部隊的猛烈射擊，倒下一大片，其余的抱頭四散逃命，但處處是“繳槍不殺”“優待俘虜”的喊聲。在新四軍的強大政治攻勢下，偽軍紛紛停止逃跑，放下武器。戰斗很快就結束了。

在新四軍攻殲毛碧祠偽軍時，楊林橋偽軍據點內一片混亂。成渠本來以為日軍會出兵救援，但直到毛碧祠的偽軍被殲后，也沒見日軍的蹤影。于是他一面命令屬下準備“誓死”抵抗，打退新四軍的來襲，一面偷偷叮囑心腹收拾財物，做好逃跑的準備。

17日夜，張體學命令第四十一團主力向楊林橋敵指揮部發起攻擊。四十一團以部分兵力和地方武裝組成尖刀連，直插敵指揮部。尖刀連來到敵指揮部所在山頭的山腳下，遭到偽軍的抵抗，雙方展開激戰。戰斗激烈進行之際，尖刀連已經從后山悄悄登上敵指揮部，殲滅了里面抵抗的偽軍。經審問俘虜得知，成渠已和心腹化裝逃走了。于是，尖刀連立即向外展開攻勢，和第四十一團主力里應外合，很快消滅了抵抗的敵人，鏟除了楊林橋據點。

新四軍在毛碧祠、楊林橋戰斗中，共殲偽軍近700人，繳獲步槍400支，輕機槍16挺、重機槍1挺。此次戰斗有力地打擊了鄂南地區的偽軍，鞏固并擴大了根據地，使鄂南、湘北地區呈現出一派大好形勢。